1 中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230029
2 中国科学院大学物理科学学院，北京 101408
3 合肥工业大学物理学院，安徽 合肥 230009
4 安徽大学化学化工学院，安徽 合肥 230601
红外光谱有着广泛的应用。合肥红外自由电子激光装置能够为用户提供高亮度的中/远红外辐射，为高水平的红外研究提供基础条件。自由电子激光和实验站之间需要用光束线连接起来，以便在完成红外辐射高效输送的同时进行聚焦、诊断等。本文介绍了合肥红外自由电子激光装置红外光束线的设计与性能，主要包括光束线的总体要求、设计方案和布局、光学设计、光斑演化、光束传输、激光的分束取样、激光宏脉冲的在线同步测量、激光光谱的在线同步测量等。调试结果表明，设计达到了预期指标，整个光束线可以稳定运行。
激光光学 光束线 自由电子激光 中/远红外 激光诊断
1 陕西理工大学机械工程学院，陕西 汉中 723000
2 陕西省工业自动化重点实验室，陕西 汉中 723000
为探究在45钢表面熔覆铁基合金粉末过程中，激光功率、扫描速度和送粉速率对熔覆层性能的影响规律，采用正交试验方案进行激光熔覆的单道成形试验。以熔覆层的宽高比、稀释率和硬度作为判断熔覆层性能质量的评价指标，通过极差分析判断各熔覆工艺参数的影响大小，再基于多目标优化算法得出最佳的单道熔覆工艺参数组合。试验结果表明: 在一定工艺参数范围内，送粉速率是影响熔覆层硬度的主要因素，激光功率次之；扫描速度是影响熔覆层高度、宽度的主要因素；送粉速率是影响稀释率的主要因素。获得了最佳工艺参数组合，即激光功率2 056 W，扫描速度8.75 mm/s，送粉速率2.198 g/min，为45钢激光熔覆铁基粉末的工艺参数选择提供依据。
激光熔覆 工艺参数 正交试验 极差分析 多目标优化 laser cladding process parameter orthogonal test poor analysis multiobjective optimization
1 陕西理工大学机械工程学院，陕西 汉中 723001
2 陕西省工业自动化重点实验室，陕西 汉中 723001
针对激光熔覆过程中熔覆层形貌难以控制的问题，以45钢和Fe45分别作为基材和熔覆粉末，设计3因素5水平的试验方案，并测量熔覆层的宏观尺寸。首先，利用遗传算法（GA）对反向传播（BP）神经网络的初值进行优化，建立了GA-BP神经网络模型，以激光工艺参数为输入、熔覆层形貌为输出进行了训练和测试，分析其预测精度。然后，分别以回归分析、BP神经网络和GA-BP神经网络三种方法建立预测模型，并与实际得到的熔覆层形貌进行比较。结果表明，通过遗传算法优化的GA-BP神经网络模型与实际的误差约为3%，BP神经网络模型与实际误差为7.38%，而回归分析预测模型预测误差最大可达到15.5%。经比较可知，GA-BP神经网络预测模型的结果与实际最为接近。故GA-BP神经网络预测模型对提高熔覆层质量具有一定的指导价值。
激光技术 激光熔覆 遗传算法-反向传播神经网络 回归分析 形貌预测 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2114002
1 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
2 中国科学院大学物理科学学院, 北京 101408
合肥红外自由电子激光装置是一台专用于能源化学研究的用户装置,利用一个最高电子能量为60 MeV的S波段直线加速器驱动中红外和远红外两个自由电子激光振荡器,分别产生波长范围为2.5~50 μm和40~200 μm的红外激光。两个振荡器产生的激光经同一条光束线被传输至实验大厅内的五个实验站。中红外振荡器于2019年调试出光,并于2020年11月达到任务指标。介绍了合肥红外振荡器的自由电子激光装置及其调试进展,重点介绍了中红外振荡器辐射的激光性能。
激光技术 自由电子激光 红外波段 振荡器 中国激光
2021, 48(17): 1700001
Author Affiliations
Abstract
1 National Synchrotron Radiation Laboratory, Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials, University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China
2 College of Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China
3 CAS Key Laboratory of Materials for Energy Conversion, Department of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China
Polymethyl methacrylate (PMMA) plate luminescent solar concentrators with a bottom-mounted (BM-LSCs) photovoltaic (PV) cell are fabricated by using a mixture of Lumogen Red 305 and Yellow 083 fluorescent dyes and a commercial monocrystalline silicon cell. The fabricated LSC with dye concentrations of 40 ppm has the highest power gain of 1.50, which is the highest value reported for the dye-doped PMMA plate LSCs. The power gain of the LSC comes from three parts: the waveguide light, the transmitted light, and the reflected light from a white reflector, and their contributions are analyzed quantitatively. The results suggest that the BM-LSCs have great potential for future low-cost PV devices in building integrated PV applications.
350.6050 Solar energy 040.5350 Photovoltaic 220.1770 Concentrators Chinese Optics Letters
2017, 15(6): 063501
1 光电技术与系统教育部重点实验室, 重庆大学, 重庆 400044
2 重庆师范大学物理与电子工程学院, 重庆 400044
采用氧化石墨烯(GO)作为表面增强拉曼散射的基底, 水溶性酞菁铜(TSCuPc)作为探针分子, 实验探究了氧化石墨烯薄膜的层数和TSCuPc薄膜的厚度对拉曼散射增强的影响。 首先配制了不同浓度的GO溶液, 利用旋涂法在玻璃基底上制备了不同层数的GO膜, 然后通过调节TSCuPc薄膜的旋涂转速, 制备了GO和TSCuPc的复合薄膜。 实验结果表明, 当增加GO薄膜层数时, 由GO和TSCuPc产生的π—π共轭所感应的分子极化率和由GO含氧官能团感应的局域电场均增大, 因此TSCuPc分子的拉曼强度增大, 且随着层数的增加, 增强呈现饱和趋势; 而随着TSCuPc薄膜厚度的增加, 由于其自身分子间也存在π—π共轭, TSCuPc分子的拉曼光谱强度呈近似线性增加, 且由TSCuPc薄膜厚度引起的首层效应并不是很明显。 选用的可以溶液法成膜的TSCuPc分子, 通常被用作有机光电子器件的空穴注入材料, 研究GO与TSCuPc的表面增强拉曼光谱特性, 为优化器件参数以提高有机光电子器件的电荷转移效率等性能具有重要的意义。
表面增强拉曼散射 氧化石墨烯 水溶性酞菁铜 π-π共轭 Surface enhanced Raman scattering Graphene oxide Water soluble copper phthalocyanine π—π conjugation 光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2763
Author Affiliations
Abstract
A novel method for preparing a luminescent solar concentrator (LSC) with fluorescent aqueous layer sandwiched between two pieces of flat glass is developed. By this method, an aqueous layer concentrator with a size of 78×78×7 (mm) is fabricated. After coupled with silicon solar cell, the concentrator shows a power conversion efficiency of 3.9%, about 30% higher than that of the same sized laminated glass concentrator employing the same dyes. Furthermore, the measured efficiency almost reaches the calculated limit of the aqueous layer LSC. This kind of aqueous layer LSC offers a potential application in the building-integrated photovoltaics.
350.6050 Solar energy 040.5350 Photovoltaic 220.1770 Concentrators Chinese Optics Letters
2014, 12(7): 073501
1 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
2 中国科学技术大学物理学院, 安徽 合肥 230026
3 中国科学技术大学材料科学与工程系中国科学院能量转换材料重点实验室, 安徽 合肥 230026
荧光集光太阳能光伏器件在平面光波导效应的作用下实现等效聚光，可以减少太阳能电池的用量，有效降低光伏发电的成本。将胶体化学法制备的吸收和发射在近红外波段的单分散球状PbS量子点荧光材料封装于两片光伏超白玻璃间的正己烷溶液中，构成溶液夹层封装的平面光波导，并和效率为17%的单晶硅太阳能电池耦合，制作出了吸收在700~1000 nm，效率约为1.31%的近红外荧光集光太阳能光伏器件。
光学器件 光伏 荧光集光太阳能光伏器件 硫化铅量子点 近红外
