Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 Institute of Applied Electronics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 430079, China
3 Graduate School of China Academy of Engineering Physics, Beijing 100193, China
A high-power CW Yb:YAG slab laser amplifier with no adaptive optics correction has been experimentally established. At room temperature, the amplifier emits a power of 22 kW with an average beam quality (β) of less than 3 in 0.5 min. To our knowledge, this is the brightest slab laser without closed-loop adaptive optics demonstrated to date. In addition, an extracted power of 17 kW with an optical extraction efficiency of 33%, corresponding to a residual optical path difference of less than 0.5 µm, is achieved with the single Yb:YAG slab gain module. The slab gain module has the potential to be scalable to higher powers while maintaining good beam quality. This makes a high-power solid-state laser system simpler and more robust.
laser amplifier Yb:YAG slab laser surface quality pumping uniformity Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031402
长波碲镉汞材料受结构、组分等因素影响。在制备器件过程中，刻蚀电极接触孔易发生材料损伤，影响芯片的成像性能。利用现有电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma, ICP)设备刻蚀长波碲镉汞芯片电极接触孔,采用分步刻蚀以避免损伤。该方法虽可提高芯片的成像质量，但效率低，难以应用于大规模生产。为了提高刻蚀效率和实现器件大规模制备，通过对ICP刻蚀机上下电极射频功率的协同优化，开发出长波碲镉汞芯片电极接触孔一次成型工艺。经中测验证，探测器(长波320×256，像元中心间距为30 m)的盲元率仅为026%。该工艺能够实现低损伤电极孔刻蚀，可推广到大批量长波红外芯片制备。
长波 碲镉汞 损伤 刻蚀技术 long-wave HgCdTe damage etching technique
Author Affiliations
Abstract
1 School of Mechatronic Engineering and Automation, Foshan University, Foshan, P. R. China
2 Department of Traditional Chinese Medicine, Beijing Rehabilitation Hospital of Capital Medical University, Beijing, P. R. China
3 School of Medicine, Foshan University, Foshan, P. R. China
Hemiplegia after stroke has become a major cause of the world’s high disabilities, and it is vital to enhance our understanding of post-stroke neuroplasticity to develop efficient rehabilitation programs. This study aimed to explore the brain activation and network reorganization of the motor cortex (MC) with functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). The MC hemodynamic signals were gained from 22 stroke patients and 14 healthy subjects during a shoulder-touching task with the right hand. The MC activation pattern and network attributes analyzed with the graph theory were compared between the two groups. The results revealed that healthy controls presented dominant activation in the left MC while stroke patients exhibited dominant activation in the bilateral hemispheres MC. The MC networks for the two groups had small-world properties. Compared with healthy controls, patients had higher transitivity and lower global efficiency (GE), mean connectivity, and long connections (LCs) in the left MC. In addition, both MC activation and network attributes were correlated with patient’s upper limb motor function. The results showed the stronger compensation of the unaffected motor area, the better recovery of the upper limb motor function for patients. Moreover, the MC network possessed high clustering and relatively sparse inter-regional connections during recovery for patients. Our results promote the understanding of MC reorganization during recovery and indicate that MC activation and network could provide clinical assessment significance in stroke patients. Given the advantages of fNIRS, it shows great application potential in the assessment and rehabilitation of motor function after stroke.
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(6): 2340003
武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心，武汉 430081
由于周期性水泥熟料回转以及进出料，水泥回转窑用耐火材料需要兼顾优异的耐火度、热震稳定性和耐侵蚀性。本研究通过将尖晶石细粉包裹于镁砂骨料表面，制备出含包覆结构骨料的方镁石-镁铝尖晶石耐火材料，并采用三点弯曲测试结合数字图像相关以及声发射技术表征其断裂行为，以及采用静态抗渣法表征其抗侵蚀性能。结果表明：通过改变尖晶石分布，形成包覆结构复合骨料，降低了氧化铝含量，尖晶石相达到更为均匀且广泛的分散。与氧化铝含量(质量分数)为10%的市售预合成尖晶石骨料耐火材料相比，采用尖晶石包覆骨料的方镁石-尖晶石耐火材料(Al2O3含量为5%)在保证材料抗热震性能的同时，提升了力学强度、热震稳定性能以及抗侵蚀能力。
方镁石-尖晶石耐火材料 包覆结构骨料 热震稳定性能 抗侵蚀/渗透性能 无损探伤技术 magnesia-alumina spinel refractories coating structured aggregates thermal shock stability corrosion/penetration resistance nondestructive testing methods
利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)系统生长了In掺杂硅基碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride, MCT)材料。通过控制In源温度获得了不同掺杂水平的高质量MCT外延片。二次离子质谱仪(Secondary Ion Mass Spectrometer, SIMS)测试结果表明, In掺杂浓度在1×1015~ 2×1016 cm-3之间。表征了不同In掺杂浓度对MCT外延层位错的影响。发现位错腐蚀坑形态以三角形为主(沿<111>方向排列), 且位错密度与未掺杂样品基本相当。对不同In掺杂浓度的材料进行汞饱和低温处理后, 样品的电学性能均有所改善。结果表明, In掺杂能够提高材料的均匀性, 从而获得较高的电子迁移率。
分子束外延 碲镉汞 In掺杂 molecular beam epitaxy HgCdTe In doping
采用双色单铟柱结构的II类超晶格红外探测器件在台面成型过程中加工难度大且易于产生损伤, 影响器件的性能。针对此问题进行了低损伤、高深宽比II类超晶格材料的台面刻蚀技术研究。首先建立一种损伤评判机制, 判断现有工艺刻蚀后材料是否发生反型。然后通过优化光刻胶厚度、变功率分步刻蚀的方式, 实现低损伤、高深宽比II类超晶格材料的台面刻蚀, 同时有效解决单次刻蚀深台面时易堆积生成物以及侧壁过于陡峭等工艺问题。台面中心间距为20 m, 刻蚀深度超过8 m, 缝隙深宽比可达2。基于此台面制备的器件具有明显的双阻抗特征。其中, 长波阻抗峰值为100 MΩ, 并且I-V曲线中长波侧的平坦区超过100 mV。从电学角度初步判断该器件具有双色探测的能力, 验证了本文工艺的可行性。
II类超晶格 低损伤 刻蚀技术 type-II superlattice low damage etching technique
硅与碲镉汞之间的外延碲化镉缓冲层能够减小外延过程中产生的高达107 cm-2的位错密度, 高温热退火是抑制材料位错的有效方法之一。传统的离位退火技术会导致工艺不稳定和杂质污染等, 而原位退火则可有效解决这些问题。利用原位退火技术对分子束外延生长的硅基碲化镉材料进行了位错抑制研究。对厚度约为9 m的碲化镉材料进行了6个周期不同温度的热循环退火, 并阐释了不同退火温度对硅基碲化镉材料位错的抑制效果。采用统计位错腐蚀坑密度的方法对比了退火前后材料的位错变化。可以发现, 在退火温度为520℃时, 位错密度可以达到1.2×106 cm-2, 比未进行退火的CdTe材料的位错密度降低了半个数量级。
原位退火 碲化镉 位错密度 in-situ annealing cadmium telluride dislocation density
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 612900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室，四川 绵阳 612900
3 中国工程物理研究院研究生院，北京 100088
设计了一种Nd∶YAG平面波导皮秒激光放大器。光纤激光器提供重复频率可调的皮秒种子源，Nd∶YAG平面波导激光放大器采用后端抽运方式，其抽运源工作模式为连续模式。当种子光的重复频率为24.46 MHz、脉宽为11.7 ps、注入功率为0.48 W时，输出功率为228 W，单脉冲能量为9.3 μJ，光-光转换效率达到20.2%，导波方向和非导波方向的光束质量（M2）分别为1.4和4.6。当种子光的重复频率降低至25 kHz时，输出平均功率为24.2 W，单脉冲能量提升至0.97 mJ，单脉冲能量放大倍率为4.9×104，表明放大系统具有较强的放大能力。根据理论计算，分析了进一步提高光-光转换效率和输出功率、抑制放大自发辐射（ASE）的方法。
激光器 皮秒激光 平面波导 高峰值功率
碲镉汞材料的电学、光学性能直接影响红外探测器的性能，掺杂是一种有效提高材料性能的手段，因此碲镉汞材料的相关掺杂研究至关重要。利用步进式扫描傅里叶红外调制光致发光(Fourier Transform Infrared Modulated Photoluminescence, FTIR-PL)测试仪对不同退火条件下的掺In碲镉汞材料进行了变温测试，降低了实验过程中的信噪比，获得了较好的光谱图。在此基础上结合霍尔测试结果，分析了由温度变化导致的能级位置变化以及不同退火条件处理后碲镉汞材料的发光峰强度和位置的变化。
分子束外延 掺In碲镉汞 光致发光光谱 载流子浓度 变温 MBE In-doped HgCdTe photoluminescence spectrum carrier concentration variable temperature
1 济南大学, 山东省建筑材料制备与测试技术重点实验室, 济南 250022
2 山东华邦建设集团有限公司, 青州 262500
光催化剂在水泥基材料中的分散性问题一直是制约光催化水泥基材料性能的主要因素之一。本文通过在水泥基材料成型过程中加入铋系光催化前驱体溶液实现原位光催化水泥基材料的合成, 提高光催化剂在水泥基体中的分散性, 赋予水泥基材料光催化性能的同时改善水泥基体抗压强度。通过扫描电镜和EDS能谱对光催化水泥基材料微观结构和成分进行表征。结果表明, 光催化水泥基材料对罗丹明B的降解效率最高可达91.64%, 对氮氧化物的降解效率最高可达到15.03%, 早期机械强度提升约10%。光催化剂在水泥基体中分散更加均匀, 同时水泥基体致密度提高。本文揭示了原位光催化水泥基材料的光催化性能与机械性能的提升机制, 为其他功能性水泥基材料的制备提供了理论基础。
原位合成 光催化 水泥 微观结构表征 机械强度 in-situ synthesis photocatalysis BiOX BiOX cement microstructure characterization mechanical strength
