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本發(fā)明公開了一種基于 CO2 激光器的自校準(zhǔn)測量 SF6 濃度的裝置及方法，運(yùn)用波長可調(diào)諧 CO2 激光器，在傳統(tǒng)光聲光譜技術(shù)的基礎(chǔ)上，檢測兩個不同波長的光聲信號，并通過數(shù)據(jù)處理計算出 SF6 濃度。該裝置成功實(shí)現(xiàn)了自校準(zhǔn)的 SF6 濃度測量，避免了傳統(tǒng)光聲光譜技術(shù)中運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)氣標(biāo)定檢測系統(tǒng)的過程，從而排除了標(biāo)定過程中氣壓、溫度、緩沖氣等因素對檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，從而提高了光聲光譜技術(shù)的測量精度和實(shí)用性。此外該自校準(zhǔn)

激光發(fā)射的光打到被測工件的表面，散射回來的光被透鏡匯聚到光電接收器上。被測物體的位置發(fā)生變化時，光電接收器上光點(diǎn)的位置也會發(fā)生變化，由此檢測到物體位置的變化。現(xiàn)已開發(fā)兩種，分別成功應(yīng)用于靜態(tài)測量和動態(tài)測量。 主要功能和技術(shù)指標(biāo)： 非接觸式測量，適用于任何非鏡面的粗糙表面物體的檢測；測量范圍可以根據(jù)用戶要求選擇，從10mm~200mm；測量誤差小于0.5%。 傳感器目前已成功應(yīng)用于輪對幾何參數(shù)自動測量系統(tǒng)、非接觸式靜態(tài)軌道測量小車、軌檢車等。已制造100套以上。

激光雷達(dá)等傳感器以及高效率砷化鎵太陽能電池是國務(wù)院國家制造強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會列出的核心基礎(chǔ)元器件，本項(xiàng)目在國務(wù)院國資委以及國家級人才計劃科研項(xiàng)目支持下，聯(lián)合國內(nèi)知名企業(yè)進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研制出基于砷化鎵的超快半導(dǎo)體激光芯片與激光器可適用于激光加工、5G通信、生物醫(yī)療等領(lǐng)域，同時研制出的高效率砷化鎵薄膜三結(jié)電池曾獲得世界最高效率，相關(guān)產(chǎn)品已處于中試和量產(chǎn)階段，本項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品曾獲得過2018年度上海市科技進(jìn)步二等獎，2020年中國發(fā)明協(xié)會發(fā)明創(chuàng)新二等獎，2020年中國光學(xué)學(xué)會光學(xué)科技獎一等獎等獎勵。本次將展示本項(xiàng)目研制的相關(guān)砷化鎵基半導(dǎo)體激光器以及高效率柔性輕質(zhì)砷化鎵薄膜三結(jié)太陽能電池。

超快光子束流可通過對組成物質(zhì)的原子、分子和電子等微觀粒子進(jìn)行超高時空分辨率的測量和控制，實(shí)現(xiàn)對物質(zhì)相關(guān)的物理、化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等宏觀過程的理解、應(yīng)用和控制。時間尺度在10-18秒的阿秒光子束流，能夠?qū)﹄娮舆M(jìn)行實(shí)時探測和控制，為人類認(rèn)識微觀世界提供了全新手段，被認(rèn)為是激光科學(xué)史上最重要的里程碑之一。世界先進(jìn)國家都將阿秒科學(xué)列為未來10年激光科學(xué)最重要的發(fā)展方向。歐盟極端光學(xué)裝置ELI(Extreme Light Infrastructure)項(xiàng)目三大裝置之一，位于匈牙利的阿秒光脈沖源 (ELI-ALPS)研究中心的首要任務(wù)就是為國際科學(xué)界用戶提供涵蓋相干極紫外(XUV)、X 射線和阿秒脈沖的超快光子束流。 利用強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生高次諧波是突破飛秒極限實(shí)現(xiàn)高亮度阿秒脈沖輻射的重要方案之一。在強(qiáng)激光與固體密度等離子體的相互作用中，由于兩者之間的能量耦合效率較低，諧波輻射以低效率的相對論振蕩鏡（Relativistic Oscillating Mirror, ROM）機(jī)制為主，難以產(chǎn)生高能的孤立納米電子層進(jìn)行更高效率的相干同步輻射(Coherent Synchrotron Emission, CSE)。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)李曉光團(tuán)隊(duì)在前期研究基礎(chǔ)上，基于鐵電隧道結(jié)量子隧穿效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了具有亞納秒信息寫入速度的超快原型存儲器，并可用于構(gòu)建存算一體人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該成果在線發(fā)表《自然通訊》雜志上。研究人員制備了高質(zhì)量Ag/BaTiO3/Nb:SrTiO3鐵電隧道結(jié)，其中鐵電勢壘層厚為6個單胞（約2.4nm）。基于隧道結(jié)能帶的設(shè)計，以及其對阻變速度、開關(guān)比、操作電壓的調(diào)控，該原型存儲器信息寫入速度快至600ps（注：機(jī)械硬盤的速度約為1ms, 固態(tài)硬盤的約為1-10ms）、開關(guān)比達(dá)2個數(shù)量級，且其600ps的阻變速度在85℃時依然穩(wěn)定（工業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)）；寫入電流密度4×103A/cm2，比目前其他新型存儲器低約3個量級；一個存儲單元具有32個非易失阻態(tài)；寫入的信息預(yù)計可在室溫穩(wěn)定保持約100年；可重復(fù)擦寫次數(shù)達(dá)108-109次，遠(yuǎn)超商用閃存壽命（約105次）。即使在極端高溫（225℃）環(huán)境下仍能進(jìn)行信息的寫入，可實(shí)現(xiàn)高溫緊急情況備用。

項(xiàng)目研究內(nèi)容： 實(shí)用激光焊縫視覺傳感器原形機(jī)由傳感器、 十字滑架、 主控箱等部分組成。傳感器內(nèi)半導(dǎo)體激光經(jīng)柱透鏡成一片光投向焊縫， CCD 攝取光條紋圖像， 經(jīng)計算機(jī)數(shù)字圖像處理， 求出焊縫位置信息， 通過 AC6410 卡控制電動十字架實(shí)時跟蹤。 技術(shù)特點(diǎn) ：實(shí)用激光焊縫視覺傳感器具有較強(qiáng)的抗弧光干擾能力，能 對多種焊縫進(jìn)行視覺傳感，實(shí)現(xiàn)自動跟蹤；同時集降溫吹灰系統(tǒng)于一體， 降溫吹灰系統(tǒng)工作，可減少飛

為了更加直觀地探究納米世界，大量研究者致力于發(fā)展高時間-空間分辨能力的微納探測技術(shù)，由龔旗煌院士負(fù)責(zé)的“飛秒-納米時空分辨光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)” 國家重大科研儀器研制項(xiàng)目正是圍繞這一目標(biāo)開展工作。近日，該重大儀器項(xiàng)目在基于超快光電子顯微鏡技術(shù)實(shí)現(xiàn)表面等離激元的多維度探測方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果于2018年11月19日發(fā)表在《自然?通訊》 雜志（Manipulation of the dephasing time by strong coupling between localized and propagating surface plasmon modes, https://doi.org/10.1038/s41467-018-07356-x）。 基于金屬納米粒子的局域表面等離激元因其高局域強(qiáng)度，小局域尺度，高靈敏度等特點(diǎn)，被大量應(yīng)用在不同領(lǐng)域。但是，幾個飛秒的超短模式壽命(dephasing time)大大限制了其應(yīng)用的廣泛性和實(shí)用性。該工作設(shè)計的多層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了局域表面等離激元和傳播表面等離激元的強(qiáng)耦合(圖1(a))。動態(tài)數(shù)值模擬結(jié)果也清晰地證明在強(qiáng)耦合下局域表面等離激元模式和傳播表面等離激元模式之間的能量交換。近場方面，光電子顯微鏡對表面等離激元模式進(jìn)行直接成像，大大突破了原有的遠(yuǎn)場探測技術(shù)的限制。并且結(jié)合不同激發(fā)光源，實(shí)現(xiàn)不同維度的探測。結(jié)合波長可調(diào)的激光光源，光電子顯微鏡在頻域記錄下表面等離激元模式隨波長變化的強(qiáng)度演化過程(圖1(b))。結(jié)合超快泵浦探測技術(shù)，光電子顯微鏡在時域記錄下表面等離激元模式隨時間變化的演化趨勢。該工作更加深入并直觀地探測強(qiáng)耦合體系中的能量轉(zhuǎn)換過程，并通過強(qiáng)耦合中失諧量的改變實(shí)現(xiàn)模式壽命的操控，相較于未耦合的局域表面等離模式，強(qiáng)耦合的模式壽命由6飛秒(10-15秒)提高到10飛秒。這一研究成果對進(jìn)一步發(fā)展基于表面等離激元的人工光合成、生物傳感等應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)價值。圖1、（a）光電子顯微鏡和多層結(jié)構(gòu)示意圖，（b）遠(yuǎn)場和近場探測曲線、不同波長激光激發(fā)下光電子顯微鏡記錄的局域表面等離激元模式分布圖。 此研究是由北京大學(xué)和日本北海道大學(xué)共同合作完成，北京大學(xué)物理學(xué)院博士生楊京寰和重大儀器項(xiàng)目的國際合作者、北海道大學(xué)助理教授孫泉為該文章的共同第一作者，北京大學(xué)龔旗煌院士和北海道大學(xué)Misawa教授為共同通訊作者。除了自然科學(xué)基金委的國家重大科研儀器研制項(xiàng)目，該工作還得到了科技部、北京大學(xué)人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、“2011計劃”量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、日本文部科學(xué)省及學(xué)術(shù)振興會、北海道大學(xué)納米技術(shù)平臺等單位的支持。目前國家重大科研儀器研制項(xiàng)目“飛秒-納米時空分辨光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”的研制正在有序推進(jìn)中，已經(jīng)取得了一批包括此工作在內(nèi)的階段性成果。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心儀器是附帶低能電子顯微功能的光電子顯微鏡(PEEM), 其激發(fā)光的波長覆蓋范圍從極紫外到近紅外(圖2)。下一步該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有望在二維材料、光電材料與器件、表面介觀物理等研究領(lǐng)域大顯身手、發(fā)揮積極作用。圖2、北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的飛秒納米時空分辨系統(tǒng)

該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠同時實(shí)現(xiàn)幾個飛秒的超高時間分辨率和四納米的超高空間分辨率，成為介觀光學(xué)與微納光子學(xué)研究的強(qiáng)大實(shí)驗(yàn)測量手段。

近期，信息材料與智能感知安徽省實(shí)驗(yàn)室謝峰老師課題組在寬禁帶半導(dǎo)體日盲紫外探測器和白光激光器研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果相繼發(fā)表在國際知名期刊Opt.Express和IEEETrans.ElectronDevices上，三篇論文均以安徽大學(xué)信息材料與智能感知安徽省實(shí)驗(yàn)室為第一單位，謝峰老師為論文第一作者。