Influence of a tilted cavity on quantum-dot optoelectronic active devices

Quantum-dot laser diodes (QD-LDs) with a Fabry-Perot cavity and quantum-dot semiconductor optical amplifiers (QD-SOAs) with 7° tilted cavity were fabricated. The influence of a tilted cavity on optoelectronic active devices was also investigated. For the QD-LD, high performance was observed at room temperature. The threshold current was below 30 mA and the slope efficiency was 0.36 W/A. In contrast, the threshold current of the QD-SOA approached 1000 mA, which indicated that low facet reflectivity was obtained due to the tilted cavity design.A much more inverted carrier population was found in the QD-SOA active region at high operating current, thus offering a large optical gain and preserving the advantages of quantum dots in optical amplification and processing applications. Due to the inhomogeneity and excited state transition of quantum dots, the full width at half maximum of the electroluminescence spectrum of the QD-SOA was 81.6 nm at the injection current of 120 mA, which was ideal for broad bandwidth application in a wavelength division multiplexing system. In addition, there was more than one lasing peak in the lasing spectra of both devices and the separation of these peak positions was 6-8 nm,which is approximately equal to the homogeneous broadening of quantum dots.

40 Gbits/s all-optical clock recovery for degraded signals using an amplified feedback laser

All-optical clock recovery for the return-to-zero modulation format is demonstrated experimentally at 40 Gbits/s by using an amplified feedback laser. A 40 GHz optical clock with a root-mean-square (rms) timing jitter of 130 fs and a carrier-to-noise ratio of 42 dB is obtained. Also, a 40 GHz optical clock with timing jitter of 137 fs is directly recovered from pseudo-non-return-to-zero signals degraded by polarization-mode dispersion (PMD). No preprocessing stage to enhance the clock tone is used. The rms timing jitter of the recovered clock is investigated for different values of input power and for varying amounts of waveform distortion due to PMD.

科尔沁沙地樟子松人工林土壤呼吸对水分变化的响应

土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳储量是大气碳储量的两倍。土壤呼吸是土壤碳库的最大输出途径。在干旱半干旱区降雨格局以及土壤水分条件的变化对土壤呼吸的影响具有重要意义。本研究以半干旱区科尔沁沙地东部樟子松人工林为研究对象，通过室内培养模拟研究、野外降雨量控制研究和降雨频率模拟及干湿交替模拟试验，研究了科尔沁沙地半干旱人工林生态系统土壤呼吸对水分变化的响应趋势，探讨了降雨格局变化对土壤呼吸的影响，结果表明： （1）土壤呼吸速率随温度和土壤含水量的升高分别呈指数和线性增长；温度和土壤含水量分别影响着土壤呼吸对土壤水分和温度的敏感性； （2）降雨量变化影响土壤呼吸日动态变化，降水量增加30%，土壤24h释放CO2量升高了35.9%，当降水量减少30%时，土壤24h释放的CO2量降低了59.6%，而且干旱降低了土壤呼吸日动态变化的幅度； （3）降雨量变化对土壤呼吸月季动态具有一定影响。降雨量增加30%，8~10月土壤总呼吸CO2释放速率升高40.7%~166.4%，土壤异养呼吸CO2释放速率升高40.5%~194.3%；降雨量降低30%使降雨较频繁的8月份土壤总呼吸CO2释放速率降低34.0%~70.0%，土壤异养呼吸CO2释放速率下降20.9%~ 64.0%，而在降雨较少的9~10月份降雨量的减少对土壤呼吸则没有显著影响； （4）降雨量的变化对土壤总呼吸和异养呼吸温度敏感性有一定影响。当降雨量减少30%时，土壤总呼吸的Q10值由5.4下降到2.22，土壤异养呼吸的Q10值由4.84下降到1.81； （5）用温湿度耦合作用经验模型Rt = 0.307e0.0064（W·T）来描述三个降雨处理样地土壤呼吸速率与土壤温度及土壤含水量的关系，可以解释土壤呼吸速率变异的80.2%； （6）在较高的温度条件下，降雨频率增加一倍时，土壤呼吸速率将升高约24%；当温度较低时，降雨频率对土壤呼吸速率的影响不显著； （7）土壤呼吸随着干旱程度的增加而逐渐下降，但当进行降水模拟后，土壤呼吸值迅速升高，可升高降水前的41.0% ~ 128%，而后又迅速下降，呈现明显的脉动（pulse）效应。

中国龙虱科分类及区系分析

龙虱科是水生鞘翅目中的第一大科，种类十分丰富，与人类生活息息相关。本文基于大量的文献及中国水甲虫调查期间采集的龙虱科标本的观察，对中国的龙虱科进行了系统的分类学研究，以期为龙虱科生态及系统发育研究提供基础性资料。 在查阅大量文献的基础上，编制了我国龙虱科昆虫名录，共计40属315种；在名录中列出了所有物种的原始发表文献、异名及详细的分布信息。采用国际上多数分类学家认可的10亚科分类系统，编制了我国龙虱科昆虫的分亚科检索表。 检查龙虱科标本1058头，鉴定出24属共90种。对全部种类进行了详细的形态描述，绘制了鉴别特征图；报告了5个新种（其中3种已经发表），分别为拟二叉端毛龙虱、长叶宽缘龙虱、韦氏微龙虱、西双版纳微龙虱和彦宾三叉龙虱；25个省新记录种。全文包含鉴别特征图27版212幅，照片9版共81张。 对我国龙虱科昆虫进行了区系分析，得出了属、种的区系分布特点：1. 在属级阶元上，东洋界中华南区在属级分类单元的数量最为丰富，共有28属，占总属数的70%；古北界中华北区在属级分类单元的数量最多，有20属，占总属数的50%；2. 在种级阶元上，我国龙虱科昆虫以东洋成分占主导，明显高于古北界，但古北东洋界共同种比例亦很高，说明我国龙虱科东洋与古北昆虫有相互渗透的趋向。3. 龙虱科昆虫在全国各大区的分布共有47种分布型，华南区、华中区及东北区物种最丰富，明显高于其它各区，这三个区分布的种类分别为144种，97种，89种。

东北多年冻土对气候变化的响应

近地表面多年冻土对寒区生态系统的植被覆盖、水文条件、土地利用和工程建设具有重要影响，随着气候变化研究的广泛开展，区域冻土环境的变化也成为学者关心的重要议题。中国东北的多年冻土处于欧亚大陆多年冻土带的南缘，多年冻土不如以北地区发育，是十分脆弱的多年冻土。然而，多年冻土在东北寒区生态系统中却起着重要的作用。若东北多年冻土发生退缩，则有可能加速落叶松北移和湿地退缩的过程，也会对C的释放产生重要影响。因而探明现实气候条件下东北区域多年冻土的影响因子和发育状况以及未来气候条件下多年冻土的退缩趋势，将有助于促进东北寒区生态系统的冻土和其它学科研究，同时也可为寒区开发建设提供有意义的参考。 本研究从分析东北多年冻土的主要影响因子——气候、地形和土壤条件等入手，准确地掌握了多年冻土的发育状况，并以此为根据进行了景观尺度上多年冻土分布信息的提取和融深信息的研究。同时，在区域尺度上对多年冻土的现实分布和未来气候条件下多年冻土的可能分布状况进行了探讨。最终得到以下重要结论： （1）冻结数对东北多年冻土分布具有重要的指示作用 冻结数模型具有明确的物理意义，可以指示多年冻土的发生状况。研究中，利用地形、纬度等因子，结合气温和降水数据模拟了现实气候条件下东北地区的冻结数值；并依据冻结数模型的区划标准对东北多年冻土进行分区。结果表明，冻结数在指示多年冻土分布时具有重要作用。 （2）土壤含水量、地形坡度和群落因子对多年冻土具有重要影响 以大兴安岭呼中国家级自然保护区为例，调查了该区多年冻土活动层厚度，并利用多重对比分析和相关分析的统计方法，对多年冻土活动层的影响因子进行了分析。结果表明，多年冻土活动层厚度与多个环境因子之间存在着复杂的关系。其中，土壤表层含水量与活动层厚度具有极显著的负相关关系（P<0.001），其相关系数在0.90以上，说明含水量越高，活动层厚度越浅。地形坡度和活动层厚度的相关性也达到显著水平（相关系数为0.321，P=0.006），表明坡度越陡，活动层厚度越大。几乎每个样带的海拔与活动层厚度都有显著的相关性，但在整体研究区域内海拔与活动层厚度不存在相关性。这说明活动层厚度的变异仅在本研究的样带尺度上具有规律性，而在稍大尺度上这种规律性就消失了。对于不同的群落活动层厚度的多重对比分析表明，群落的差异对活动层厚度也有明显的影响，其中狭叶杜香-泥炭藓群落（Larix gmelini-Ledum palustre var. anqustum-sphagnum magellanicum）更有利于多年冻土的保存。 （3）景观尺度上的多年冻土分布状况 在景观尺度上，以呼中国家级自然保护区为研究区，应用神经网络方法，同时以土地覆盖、等效纬度、坡向和土壤湿度多种影响因子为数据源，对多年冻土分布信息进行提取。结果表明，考虑土地覆盖、等效纬度和土壤湿度的数据源组合可以获得高精度最高的多年冻土分布信息，分类精度可以达到89.0%，多年冻土面积占研究区面积百分比达到46.71%，为780.1 km2。 （4）景观尺度上多年冻土的融深状况 研究考虑了包括植被和等效纬度两个影响活动层厚度的重要因子，并将Stefan公式进行变形，简化为包含热量条件的等效纬度因子和植被条件的C因子的函数关系。最后应用该函数关系模拟了呼中自然保护区活动层厚度空间分布，模拟结果的精度为87.25%。在模拟结果中，面积和所占比例最大的活动层厚度为70-80 cm间的活动层厚度，所占面积达到341.4 km2 ，占整个研究区面积的20.43%。而面积最小的活动层厚度为30-40 cm间的活动层厚度，面积为0.02 km2 。通过群落与活动层厚度的空间分布对比发现，呼中自然保护区占最大比例的活动层（70-80 cm）所对应的植物群落主要为落叶松-丛桦-笃斯-藓类群落（Larix gmelini-Betula ovalifolia-Vaccini uliginosum-moss）。说明呼中自然保护区冻土湿地植被主要以该群落类型为主，演替处于中间阶段。 （5）区域尺度上多年冻土的分布状况 利用证据权重法，以可能影响多年冻土分布的气候、地形和土壤等因子作为数据源，对研究区在现实气候条件下的多年冻土分布进行预测，获得了多年冻土在现实气候条件下的分布概率等信息。结果表明，当分布概率大于0.17时，划分出的多年冻土的精度最高，为78.71 %。此时，多年冻土面积为2.03×104 km2 ，约占研究区总面积的1.76%。 （6）东北多年冻土分布对气候变化的响应 利用空间代时间的方法和Kappa指数，对证据权重法在预测未来气候变化条件下多年冻土分布的准确性进行了验证，结果表明，证据权重法预测气候变化条件下多年冻土的分布状况是可行的。 在CGCM3模拟的三种气候模式下，多年冻土在2050年和2100年都将发生明显的退缩。2050年，SRES A1、SRES A2和SRES B1三种气候情景下多年冻土的面积分别为786.38 km2，705.94 km2和1 028.81 km2。与现实气候下多年冻土的面积2.03×104 km2相比，多年冻土分别退缩了96.13%，96.53%和94.94%。而2100年的模拟结果表明，三种气候情景模式下，多年冻土已经全部退化。 （7）气候变化条件下东北多年冻土的分区变化 研究将冻结数等值图与2000年中国东北冻土分区图进行叠加，计算了不同多年冻土亚区的边界对应的冻结数值，建立了利用冻结数进行中国东北多年冻土分区的标准。根据冻结数指标确定的新的中国东北冻土分区与原中国东北冻土分区进行Kappa指数认证。结果表明，冻结数分区标准更适用于中国东北多年冻土的区划。 利用新的冻结数分区标准对CGCM3模拟的三种气候情景模式下的气候变化数据进行区划表明，三种气候模式下东北多年冻土区在21世纪都会有非常明显的退缩。2050年时冻土区缩减了37.7%-42.6%，2100年时缩减了62.5%-74.0%。同时，研究结果显示，东北多年冻土区域的退缩不仅发生在多年冻土区的南界，同时多年冻土的中心退缩也较为明显，即大片连续多年冻土亚区和大片连续—岛状多年冻土亚区的退缩最为剧烈。2050年时，三种气候情景下，大片连续多年冻土亚区将退缩88.8%以上；2100年时，SRES A2模式下，大片连续多年冻土亚区将完全消失。

沈阳城市森林生态系统健康与管理研究

本文系统研究了沈阳城市森林的布局与结构、城市森林功能、城市森林病虫害发生与树木健康状况和城市自然资源与社会经济状况等指标对沈阳城市森林生态系统健康与管理的影响。同时一，采用2种生态系统健康评价方法对沈阳城市森林生态系统健康状况进行了评价，并提出了沈阳城市森林生态系统健康管理的对策。研究结果如下：1、截至2004年末，沈阳城市森林植被覆盖率已经达到35％，城市森林林地分布基本合理，但需要进一步加强道路林地、居住区林地和城郊大面积生态林建设。2、沈阳城市森林以乔木为主，乔灌株数比为1.7：1，乔灌的覆盖度比约为7:1。3、沈阳城市森林不同类型林地中植物组成不同。公园林地中有74个属，137个种（变种）；庭院林地中有53个属，104个种（变种）；居住区林地中有45个属，81个种（变种）；道路林地中有43个属，94个种（变种）；运河风景林地中有75个属，142个种（变种）；棋盘山风景林地中有48个属，118个种（变种）。4、公园林地、庭院林地、居住区林地、道路林地和运河风景林地的Shannon一Wiener多样性指数分别为2.78、3.05、3.15、3.18和3.18，均匀度指数分别为0.56、0.66、0.72、0.70和0.64。除了棋盘山风景林地外，沈阳城市森林中栽植总量超过乔木总量5％的乔木树种有7个属，分别为李、柳树、杨树、桧柏、榆树、槐树和银杏，7种树木总量达到了全部乔木总量的82.09％；栽植总量超过灌木总量5％的灌木树种也有7个属，分别为水腊、丁香、李属，小聚、玫瑰、忍冬和连翘，7个属灌木总量达到了全部灌木总量的87.92％。5、公园林地、庭院林地、道路林地和防护林地中OBH＜20cm、20cm＜DBH＜60cm和DBH＞60cm树木的比例分别为：57.9％、40.0％、2.1％，49.2％、47.8％、3.0％，65.3％、33.1％、1.6％和64.6％、34.9％、0.5％，表明沈阳城市森林树木的规格总体上偏小。6、经样方调查和CITYgreen模型计算，沈阳城市森林的生态效益约2.0亿USD／yr.。公园林地、庭院林地和风景林地的景观指标相对较高；道路林地和居住区林地的景观效果一般；防护林地的景观效果较差。7、目前已经发现的沈阳城市森林病害约600余种，虫害约700余种，其中杨树主要病虫害39种，柳树的主要病虫害有33种，榆树和槐树的主要病虫害均为，1种。杨柳树腐烂病、光肩星天牛、天幕毛虫、桃红颈天牛和美国白蛾等是近10年来沈阳城市森林中普遍发生和造成严重危害的主要病虫害。沈阳城市森林主要树木的平均健康指数为2.68，处于一般健康状态。8、沈阳城市森林的土壤和水资源状况均不利于树木的健康生长，沈阳的社会经济发展也有待于进一步提高。9、经过生物指示物法（光肩星天牛为生物指示物）、专家权重法、公众问卷调查和对比研究，沈阳城市森林生态系统总体上处于亚健康状态。10、通过对沈阳城市森林资源、管理状况的调查研究和健康状况的评价，本文提出了沈阳城市森林生态系统健康管理的对策，包括合理规划沈阳城市森林林地布局，增加道路林地、居住区林地和城郊林地的面积和植被覆盖率；调整树木种类组成，避免单一或少数树种的大量栽植，提高生物多样性水平；保护大树和古树；增加城市森林管理资金的投入；应用先进技术，采取科学的病虫害防治和植物养护方法，促进树木的健康生长等。This project systematically studied the urban forest ecosystem health and management in Shenyang. The study explored factors, such as urban forest structure, distribution, pests, aesthetic value, ecological benefit, natural resources and socieo-economic status, that affecting the urban forest ecosystem health and management. Two methods were used to evaluate the ecosystem health. This project also proposed Shenyang's urban forest ecosystem health management strategies. The research results can be summarized as follows: 1. As of the end of 2004, urban forest coverage in Shenyang is about 35%, and is in relatively even patch distribution pattern. However, the street trees and roadside forest patches, residential block forest patches should be enhanced. 2. Trees are the major component of the Shenyang s urban forest, followed by shrubs. The quantity ratio of tree to shrub is about 1.7:1, and the coverage ratio of trees to shrub is about 7:1. 3. Species composition varies by location. There are 74 genera, 137 species (including varieties) in the public parks; 53 genera, 104 species (and var.) in the green spaces of the institution (including school), factory, and company; 45 genera, 81 species (var.) in residential blocks; 43 genera, 94 species (var.) in streets and roadside forest patches; 75 genera, 142 species (var.) in the Canal landscape forest patches; 48 genera, 118 species (var.) in the Qipan Mountain recreation forest. 4. The Shannon-Woener indices varies in parks, in institution, factory, and company yards, in streets and roadside forest patches, in residential blocks.there are 2.78, 3.05, 3.18, 3.15, 3.18, respectively; and the evenness indices are 0.56, 0.66, 0.70, 0.72, 0.64, respectively. Besides the Qipan Mountain forest patches, trees of 7 genera, Prunus spp., Salix spp., Populus spp., Sabina spp., Ulmus spp., Robinia spp. and Ginkgo biloba are of more than 5% the total urban trees, respectively. In fact, trees from these 7 genera are about 82% of all trees in Shenyang's urban forests. In terms of shrubs, species of 7 genera, Ligustrum spp., Syringa spp., Prunus spp., Berberis spp., Rosa spp., Lonicera spp., and Forsythia spp. are more than 5% the total urban shrubs, respectively. 88% of all the shrubs in Shenyang s urban forest are from these 7 genera. 5. The diameter class of DBH<20cm, 20cm60cm of trees in parks, in institution, factory, and company yards, in in streets and roadside forests, and in protective forests are 57.9%, 40.0%, 2.1%; 49.2%, 47.8%, 3.0%; 65.3%, 33.1%, 1.6%; and 64.6%, 34.9%, 0.5%, respectively. The result indicated that the DBH is relatively small in Shenyang s urban forests. 6. Using random plots sampling and CITYgreen model calculation, the ecological benefit of Shenyang's urban is about 0.2 billion US dollars per year. The aesthetic value of parks, institution and company yards, and scenary forest patches is relative high; however, the aesthetic value of protective forest patches is low. 7. There are more than 600 types of diseases and more than 700 kinds of insects in Shenyang's urban forest. Among them, Populus spp., Salix spp., Ulmus spp. and Robinia spp., are attached mainly by 39, 33, 11, and 11, difference types of pests respectively. The rot disease of the Populus spp. and Salix spp., and the insects such as, Anoplophora glabripennis, Malacosoma neustria, Aromia bungii, and Hyphantria cunea are major pests in Shenyang s urban forest for the past 10 years. The trees health condition is relatively poor by having the average health index of 2.68 for major species. 8. The urban soil and water resource are not favorable to tree's growth in Shenyang, and so is the socieo-economic status. 9. Through using bio-indicator, professional and public evaluation, and comparision with other urban forests, it can be concluded that the status of Shenyang s urban forest is not very healthy in general. 10. To improve the urban forest ecosystem health in Shenyang, a better urban forest design need to be implemented to enhance the area and vegetation coverage of the street and roadside forests, the residential block forests, and the surburb forest Species biodiversity need to be enhanced by adjust the species composition of urban forest trees to reduce the single or several tree species populations and to plant more varieties. A better fundings for urban forest health management need to be budgeted. Advanced technologies in tree care and scientific measures to control pests need to be adopted to prove better care for plants and to keep trees grow healthfully.