光流线量子论的进展报告

本文介绍了我们近十年来发展的光流线量子力学的主要原理、概念、方程和应用。     

970 nm高功率光栅外腔可调谐半导体激光器

宽条形半导体激光器广泛应用于激光泵浦、激光加工等领域。针对宽条型半导体激光器输出光谱宽、调谐范围小的问题,采用衍射效率分别为28%和55%的反射式衍射光栅作为反馈元件构建了宽条形970 nm波长光栅外腔半导体激光器。研究了Littrow结构激光器参数对其性能（调谐范围、功率、阈值电流、线宽）的影响。实验结果表明,通过结构优化可得到窄线宽可调谐激光输出,适当地提高温度和使用较高衍射效率的光栅可增加激光器调谐范围,并且较高衍射效率的光栅可降低激光器的阈值电流。基于S偏振入射方式的光栅外腔激光器最大可实现27.87 nm的波长调谐范围,光谱线宽压窄至0.2 nm,输出功率可达1.11 W。     

铜离子配位甲烷氧化菌素功能化纳米金模拟过氧化物酶的研究

合成了纳米金-甲烷氧化菌素(Mb)-铜配合物,该配合物可以作为模拟过氧化物酶用于催化过氧化氢氧化对苯二酚的反应.通过紫外光谱、荧光光谱、红外光谱对纳米金-甲烷氧化菌素(Mb)-铜进行了表征.利用紫外-可见分光光度法研究了配合物催化过氧化氢氧化对苯二酚的动力学.考察了体系p H、体系温度及过氧化氢/催化剂摩尔比对催化反应速率的影响.结果表明纳米金-甲烷氧化菌素(Mb)-铜配合物符合生物催化剂条件影响的一般规律,但比生物酶具有更高的热稳定性.     

非对称银纳米双环表面等离激元光谱特性

贵金属纳米材料在入射光激发下能够产生表面等离激元,即金属表面自由电子产生集体振荡。当其振荡频率与入射光频率相同时,发生表面等离激元共振,形成一种特殊的电磁场模式和光谱特性。利用该电磁场模式和光谱特性, 能够调节金属纳米材料的光谱学行为,例如通过改变金属纳米结构的大小、形状以及周围介质介电常数等参数, 在微纳尺度上实现光谱学信号的有效调控。目前,除了具有一定对称性的贵金属纳米材料被大量研究和应用外,非对称纳米结构的表面等离激元光谱特性也受到广泛关注。研究表明,在可见-近红外波段光谱范围内设计表面等离激元光电传感器件的关键问题在于,如何有效地调节其消光谱的共振波长、半峰宽以及峰值强度等主要特征参数。提出一种基于银纳米双环组成的非对称结构,利用时域有限差分方法,在可见-近红外波段内,通过分别改变银纳米双环的尺寸、间距及入射光偏振方向等参数,计算了该纳米结构在不同条件下的消光谱。结果表明,在0.4～3 μm的消光谱内,入射光能够激发产生两个独立的表面等离激元共振峰。通过研究峰值波长处的电场分布图发现,上述共振峰分别对应两种不同的电磁场模式。结果还表明,消光谱内两个独立的共振峰可以通过改变该双环结构的不同参数,被分别地进行调节。其中,可以通过改变该双环结构的半径来有效调节短波长峰的共振波长和半峰宽,同时保持长波长峰的共振波长和半峰宽基本不变。此外,通过改变两环间距或入射光偏振方向,可以分别以不同趋势来调节两个共振峰的峰值强度。在提出的非对称银纳米双环的消光谱中,获得了能够被分别调节的两个表面等离激元共振峰,研究结果能够为可见-近红外波段内基于银纳米材料光电传感器件的开发设计提供理论基础。     

Bi2WO6纳米晶的制备、表征及光催化性能

以硝酸铋、钨酸钠等为原料,利用水热法在150℃下反应24h得到Bi2WO6纳米晶。X射线粉末衍射结果表明,所制备的Bi2WO6属于正交晶系,晶胞参数为a=5.457,b=16.435及c=5.438。XPS结果表明所制造的Bi2WO6纯度较高。研究了分别以水、N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇为溶剂时所制备Bi2WO6样品在可见光激发下对罗丹明B的降解活性,结果表明,以乙二醇为溶剂时,Bi2WO6光催化活性最佳,主要是由于在乙二醇中制备的Bi2WO6分散性好,粒径小,对紫外-可见光具有较大波长范围的吸收所致。另外,研究了以水为溶剂时溶液pH及添加表面活性剂等对所制备Bi2WO6光催化活性的影响,结果表明,反应温度为140～150℃,pH在1.0附近及添加SDS后所制备Bi2WO6光催化活性较佳。荧光光谱分析发现,添加表面活性剂的样品发射荧光的强度较弱,表明载流子复合程度低,因而光催化效率高。     

基于HVS的小波域信息隐藏方法

为了提高信息隐藏的不可感知性和鲁棒性,结合人眼视觉系统(HVS)的相关知识,提出了一种新的小波域信息隐藏算法。将载体图像的中等亮度区域设为不可用区域,不在该区域隐藏信息,同时选择在载体图像小波变换的高频系数细节子图隐藏信息,并优先选择在对角高频系数细节子图中隐藏。计算局部子块的方差值作为隐藏信息的嵌入系数,并通过计算高频子图的噪声敏感模型ωθ(i,j)决定隐藏信息的位置。充分考虑了人眼的各种视觉掩蔽效应,使得隐藏信息后的结果图像相比隐藏之前没有出现明显的降质。实验结果表明该方法能够有效提高信息隐藏的不可知性,达到了很好的隐藏效果,同时能够有效地抗击噪声、裁剪和压缩等攻击影响,具有很好的鲁棒性,在信息安全领域有较好的应用前景。     

场诱导下自旋冰系统[111]方向磁相变过程的蒙特卡洛模拟

自旋冰系统因为具有与固体水(冰Ih)中氢原子构型相同的自旋排列局域规则而具有宏观量子简并的基态,即使十分接近零温也不会达到长程磁有序态.外场的诱导将破坏基态的简并而使系统达到长程磁有序.我们在最近邻铁磁相互作用的简化模型下用蒙特卡洛方法模拟了自旋冰系统在[111]方向外场下的磁相变行为.分别给出了不同温度和不同相互作用强度下的磁化曲线,分析了系统的磁化过程中自旋的取向得有序程度以及相变,探讨了相互作用强度对系统磁相变行为的影响.     

SiC中间层对金刚石涂层硬质合金刀具膜 基界面结合性能的影响

基于第一性原理分别计算了WC-Co/Graphite/Diamond、WC-Co/SiCC-Si/Diamond和WC-Co/SiCSi-C/Diamond界面模型的粘附功、断裂韧性,分析了电子结构和态密度.结果表明:Graphite/Diamond界面粘附功极小,金刚石在石墨基面上成核不良;WC-Co/Graphite界面处Co与C(Graphite)原子具有同种电荷而相斥,添加SiC中间层改变了界面处原子的电荷分配与成键方式,WC-Co/SiC界面Co与C(或Si)原子具有异种电荷而相吸,且Co-Si(SiC)键强于Co-C(SiC)键;SiC/Diamond界面C(SiC)-C(Diamond)键强于Si(SiC)-C(Diamond)键.因此,三种界面模型中各界面的粘附功SiCSi-C/Diamond>SiCC-Si/Diamond>WC-Co/SiCSi-C>WC-Co/SiCC-Si>WC-Co/Graphite>Graphite/Diamond.总之,添加SiC中间层提高了金刚石涂层硬质合金刀具膜基界面结合性能.     

接触式与非接触式引伸计应变和泊松比测量精度比较

接触式电子引伸计方法和非接触式视频引伸计方法是当前材料力学性能测试中应变测量的两种主要方法,其测量原理迥异,亦各具优缺点。本文对商业接触式电子引伸计和最新研制的基于数字图像相关方法(DIC)的先进视频引伸计的性能进行了系统比较,设计标准铝板试样单向拉伸实验定量比较了两种引伸计横纵应变与泊松比的测量结果。结果显示,两者测量纵向应变结果比较接近,接触式引伸计的精度略高,但两者的不确定度在相同的量级。考虑到视频引伸计使用便捷、适用测量对象和测量范围广泛的特点,因此应用前景更为广阔。