武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430205
还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)在维持细胞生长、 分化、 能量代谢以及细胞保护方面起着非常重要的作用, NADH的无创在体检测具有非常重要的意义。 运用激光拉曼散射实验和密度泛函理论(DFT)计算研究了200~3 300 cm-1光谱范围内NADH分子的振动模式特性。 DFT计算采用了B3LYP杂化方法, 并选用了极化6-311+G(d,p)基组。 为了准确的分析NADH分子的振动模式和频率, 首先运用B3LYP/6-311+G(d,p)理论对NADH分子的基态结构进行了几何优化, 并计算了基态结构NADH分子的各个键长和键角。 同时考虑到DFT计算中的非谐性, 运用波数线性标度方法对所有计算所得振动模式波数重新进行了标度。 重新标度后, DFT计算所得的振动模式波数与激光拉曼散射实验观测到的拉曼峰波数吻合的很好: 在200~3 300 cm-1整个光谱范围内, 计算与实验结果具有非常好的线性相关性, 而且大部分振动模式的计算与实验之间的偏差都小于5 cm-1。 此外, 讨论了实验观察所得拉曼光谱的分子振动模式归属, 分析了NADH分子中腺嘌呤、 烟酰胺、 及二核苷酸的特征振动模式, 并初步提出了运用拉曼光谱实现NADH快速准确无创在体检测的方法。 位于732 cm-1处的拉曼峰是腺嘌呤的特征振动模式, 而且可以选为检测NADH分子的最特征拉曼峰。 位于1 690 cm-1处的拉曼峰是烟酰胺的特征振动模式, 可以选为进一步准确检测NADH分子的另一个特征拉曼峰。 位于1 086和1 339 cm-1两处拉曼峰的组合可以作为二核苷酸的特征振动模式, 用于进一步更准确的检测NADH分子。 所以在运用拉曼光谱法实现NADH快速准确无创在体检测时, 可以首先运用位于732 cm-1处NADH分子的最特征振动模式进行快速检测, 然后再运用位于1 690 cm-1及1 086和1 339 cm-1组合等特征振动模式进行准确分析。
拉曼光谱 Raman spectroscopy DFT NADH DFT NADH 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1679
1 中国工程物理研究院材料研究所, 四川 绵阳 621907
2 表面物理与化学重点实验室, 四川 绵阳 621907
3 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
采用熔融-淬冷法制备了Tb3+掺杂锂铝硅酸盐闪烁玻璃, 用紫外激发光谱、 发射光谱及荧光寿命表征了光致发光性能, 用X射线和阴极射线激发测试了辐射致发光性能。 研究结果表明: 低Tb3+掺杂浓度时, 随着其浓度增大, Tb3+间的交叉弛豫增加导致了5D3→7Fj跃迁的能量逐渐向5D4→7Fj迁移转变, 5D3激发态的荧光寿命和发射强度均明显下降, 5D4-7Fj发射强度逐渐增大。 较高Tb3+浓度时, 其浓度继续增加会提升非辐射比例, 是荧光寿命降低和荧光猝灭的最主要原因。 比较光致发光和辐照致发光性能, 发现随着激发源的能量上升, 会增加激发态5D3能级向5D4能级的能量转移, 同时, 由于玻璃的密度低会导致辐照致发光效率随激发源的能量上升而下降。
Tb3+掺杂 锂铝硅酸盐玻璃 光致发光 辐照致发光 Tb3+ ions doped Lithium aluminosilicate glass Photoluminescence Radio luminescence 光谱学与光谱分析
2021, 41(6): 1863
暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室, 广东 广州 510632
信号在光纤中的传输受到克尔非线性损伤的影响,产生非线性的频谱展宽效应,导致信息泄漏到带外、接收端的带内信息不完整。传统的非线性补偿方法通过反转信道传输函数在接收端对信号进行处理,效果不理想。针对该问题,首先,通过优化算法寻找在数字反向信道传输时可利用克尔非线性将原始信号压缩至另一奈奎斯特带宽的带外伴随信号;然后,将压缩后的奈奎斯特信号在发射端发送;最后,在接收端通过奈奎斯特滤波恢复原始信号。仿真结果表明,本算法在带限系统中的性能优于反向传输方法,在长度为800 km的标准单模光纤中的误差向量幅度增益为3.17 dB。
信号处理 非线性克尔效应 非线性薛定谔方程 频谱压缩 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230601
暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 511486
针对偏振复用相干光通信系统链路中存在的高速偏振态旋转造成的信道损伤、相干接收机的动态均衡算法模块在实际系统中存在的反馈延迟导致的偏振态追踪性能不足的问题,提出一种基于互补斯托克斯向量的偏振态旋转的追踪和预测算法。所提算法将测得的琼斯空间中的偏振旋转矩阵和其逆矩阵变换到斯托克斯空间,并计算得到一对互补向量,并对斯托克斯空间中的互补向量的运动轨迹进行追踪和预测,以实现链路偏振态旋转的补偿。仿真结果表明,在均衡反馈延迟为5帧时,通过对互补向量进行循迹,预测的琼斯矩阵的平方误差可比原始方案降低10%。通过采用所提算法,系统的偏振旋转速度容限从1.3 MHz提升至1.5 MHz。
光通信 斯托克斯向量 数字信号处理算法 偏振态旋转 追踪 激光与光电子学进展
2020, 57(21): 210601
暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 511486
在传统的直接检测光通信系统中,色散和光探测器的平方检测相互作用会带来不可避免的性能损失。基于斯托克斯空间复用的直接检测光通信系统,提出通过频谱压缩算法进行发射信号序列相关的相位优化,将三维斯托克斯信号转化为四维带宽为3/4的琼斯空间信号,以实现无性能损失、无需额外硬件成本的色散预补偿。鉴于上述理想的频谱压缩方法需要复杂度过高的全局优化算法,提出一种基于查表的简化相位优化算法。仿真结果表明,当优化长度为7个符号时,频谱峰值和谷值之间落差约为17 dB,可有效降低发射机带宽需求。
光通信 频谱压缩 相位优化 斯托克斯空间复用 直接检测 激光与光电子学进展
2020, 57(9): 090602
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 北京大学 物理学院, 北京 100871
磁控溅射镀膜电源是磁控溅射系统中的关键设备之一。根据铌靶和锡靶溅射处理装置的技术要求, 研制了一套输出电压0~800 V可调、脉冲宽度5~200 μs可调、频率0~60 Hz可调、在脉冲电流最大幅值约150 A的磁控溅射镀膜电源, 分别给出了该电源在铌靶负载和锡靶负载下的实验结果。设计上采用高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路方法, 解决了高功率磁控溅射在重复频率工作下有时不能成功溅射粒子、电离时刻不一致、溅射起弧打火靶面中毒、溅射效率低等问题, 降低了磁控溅射装置内气体的工作气压, 实现低气压溅射镀膜, 提高了靶材的溅射效率, 减小薄膜表面粗糙度。通过大量实验论证, 该电源达到了理想的溅射效果, 满足了指标要求。
高压预电离 双极性脉冲 低气压溅射 等离子体 high voltage preionization bipolar pulse low pressure sputtering plasma 强激光与粒子束
2019, 31(4): 040020
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
大功率恒流源是强流直线感应加速器(LIA)的关键设备之一, 用于为加速器电感线圈提供大功率准直流驱动电流, 其稳定度、纹波系数等指标要求极高。神龙-Ⅲ LIA恒流源采用串联线性双闭环回路双参量电流调控技术, 同时综合应用了以PLC控制器为核心的本地控制、以ARM控制器和工控机为核心的远程控制以及以太网网络通讯技术, 实现了强电磁干扰环境下远程控制高稳定性运行。该恒流源在负载0.5~0.6 Ω之间变化、输出电流在50~170 A之间变化时调整管压降控制在8 V±2 V范围内, 输出电流纹波和电流稳定度均优于0.5‰。
恒流电源 双参量取样 双回路闭环控制 线性调制 远程控制 constant current source dual parameters sample dual loop feedback control linear modulation remote control 强激光与粒子束
2019, 31(4): 040015
Author Affiliations
Abstract
1 Hunan Key Laboratory for Micro-Nano Energy Materials and Devices, School of Physics and Optoelectronics, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China
2 Key Laboratory for Micro-/Nano-Optoelectronic Devices of Ministry of Education, School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410082, China
3 SZU-NUS Collaborative Innovation Center for Optoelectronic Science & Technology, Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
We have prepared the graphene/MoS2 heterostructure by a hydrothermal method, and presented its nonlinear absorption parameters and application as a nonlinear optical modulator in the mid-infrared region. Using the nonlinear optical modulator, stable passively Q-switched operation of an Er3+-doped ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF (ZBLAN) fiber laser at ～2.8 μm can be obtained. The Q-switched Er3+-doped ZBLAN fiber laser can yield per-pulse energy up to 2.2 μJ with the corresponding pulse width and pulse repetition rate of 1.9 μs and 45 kHz, respectively. Our results indicate that the graphene/MoS2 heterostructure can be a robust optical modulator for pulsed lasers in the mid-infrared spectral range.
160.4330 Nonlinear optical materials 140.3070 Infrared and far-infrared lasers Chinese Optics Letters
2018, 16(2): 020012
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instruments, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Key Laboratory for Micro-/Nano-Optoelectronic Devices of Ministry of Education, IFSA Collaborative Innovation Center, School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410082, China
3 State Key Laboratory on Integrated Opto-electronics, College of Electronic Science & Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China
Q-switched operation of an Nd:LuAG laser using gold nanorods (GNRs) as the saturable absorber (SA) is reported, which also produces the highest average power among the nanosecond Nd-doped Q-switched lasers by GNRs-based SA. The applied GNRs are prepared using a seed-mediated growth method and then dropped onto the quartz substrate to fabricate the SA. The average power of the Q-switched laser is 516 mW with the shortest pulse duration of 606.7 ns and the repetition rate of 265.1 kHz.
160.3380 Laser materials 140.3540 Lasers, Q-switched 160.4236 Nanomaterials Chinese Optics Letters
2018, 16(2): 020011
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 北京大学 物理学院, 北京 100871
双极性脉冲电源是磁控溅射系统中的关键设备之一。根据铌溅射处理装置的技术要求，研制了一套输出电压0~800 V可调、脉冲宽度20~200 μs可调、频率0~60 Hz可调、脉冲电流最大幅值约150 A的双极性脉冲电源，分别给出了该电源在水电阻负载和等离子体负载下的实验结果。设计上采用DSP控制开关电源的方式对储能电容器进行恒流充电；综合应用FPGA，PLC及触摸屏组成人机交互系统，控制输出光脉冲信号，经负压偏置驱动后使桥式结构的脉冲形成网络产生正负交替双极性脉冲。通过大量实验论证，该电源解决了等离子体负载放电打弧等问题，达到了理想的溅射效果，满足了指标要求。
双极性脉冲 桥式脉冲形成网络 等离子体 bipolar pulse FPGA FPGA pulse forming network plasma 强激光与粒子束
2018, 30(4): 045004
