单脉冲能量3 mJ、重复频率1 kHz皮秒超高斯光束的实现

采用圆孔光阑和空间滤波-像传递系统相结合,实现了高效率的皮秒高斯光束到超高斯光束的整形。通过研究其中空间滤波-像传递系统中滤波针孔大小对整形效果的影响,获得了整形效率大于32%、200~500 mm传播距离内保持超高斯光束填充因子大于0.76传输的实验结果。随后对获得的超高斯光束进行放大,放大过程中通过利用侧面泵浦Nd:YAG晶体的热透镜代替放大光路中4F系统像传递系统中的透镜,简化了超高斯皮秒激光放大系统的结构,同时经过一级双通放大后,获得了近场填充因子0.72,单脉冲能量3.0 mJ,脉冲宽度11 ps,重复频率1 kHz,峰值功率密度8 GW/cm2的超高斯光束皮秒激光放大输出。     

不同封装条件下锂离子电池内部氢气泄漏行为的研究

在锂离子电池内部气体演化主要气体之一就是氢气(H₂),检测其泄漏时间对电池安全预警十分重要。目前大部分的研究工作关注于H₂演化机制,尚无原位定量检测H₂泄漏时间与浓度、内部扩散、电池封装方式的定量化研究。本工作通过设计原位检测罐体并采用电化学氢气传感器,建立了一种基于真实封装工艺的软包、柱状、方形电池内部H₂泄漏的定量化实时监测方法。结果表明,电池内部H₂扩散时间随着H₂浓度增加而缩短。H₂初始浓度相同时,相比于柱状与方形电池,软包电池外部最先检测到H₂泄漏。通过增加软包电池极耳胶数量,有效减缓电池内部H₂泄漏时间约3582 s。本文建立的气体泄漏原位监测方法可帮助理解气体扩散行为,针对电池封装工艺的研究可为电池厂家生产制造工艺提供优化方向,进一步提升锂离子电池的安全性能和工作性能。     

抑制高峰值功率皮秒激光放大系统Nd:YAG中的自聚焦效应

全固态皮秒放大器的平均输出功率易受到增益晶体中自聚焦效应的影响。通过引入补偿元件砷化镓（GaAs）片可以避免自聚焦效应造成的损伤，关于砷化镓的抑制机理对高峰值功率Nd:YAG晶体皮秒放大器系统的进行理论分析和实验研究。以公式计算得到了GaAs材料的非线性折射率系数，并由数值模拟给出了在抑制自聚焦的最佳效果下GaAs片厚度与Nd:YAG棒长度的关系。在入射皮秒激光束中心波长为1 064 nm、重复频率为1 kHz、峰值功率密度为12 GW/cm2的条件下，进行了不同厚度（200 m和550 m） GaAs片对抑制Nd:YAG棒自聚焦损伤的实验研究。通过优化GaAs片的厚度，该补偿方法在高峰值功率皮秒脉冲条件下，特别是对于Nd:YAG放大器显示出较高的效率。关键词:自聚焦效应；非线性折射率系数；光学损伤； B积分     

电池电极过程可视化与定量化技术的研究进展北大核心CSCD

2020年12月中央经济工作会议提出“碳达峰”与“碳中和”目标,明确了加快调整优化产业结构与能源结构,对发展新能源电池技术提出了新要求。在电池服役过程中,电极过程反映了电化学系统中的工作机制与演化规律,随着高比能电池体系的开发应用以及单体电池体积的增大,电池电极过程的不均匀程度更加突出。然而,电池在空间与时间维度上存在多尺度、多层级、多过程、多步骤及多场耦合的复杂特点。本综述重点整理了不同活性离子体系电池的电极过程,包括液相传质、表面电子转移、固相扩散三个主要步骤,并以高比能电池、功率型电池、长寿命电池为例,分析了电位、过电位、扩散系数、不同尺度的几何参数等对各种电池设计目标的影响,讨论了不同尺度下电极过程的非均匀对电池性能衰减的影响机制。基于已开发的电极过程可视化方法与定量化分析技术,系统总结了锂离子电池与铝电池的典型电极过程,深入分析了这两类电池电极过程的差异,为基于理解电极过程设计材料体系与优化电池结构提供了重要支撑。通过建立电极过程与电池性能之间的关系,分析并展望了存在的科学问题与技术问题,为科学指导电池设计与制造提供基础。