Pulse-front matched ultra-broadband optical parametric chirped pulse amplifier for sub-12 fs pulse generation

We propose a LBO-based ultra-broadband chirped pulse optical parametric amplifier employing pulse-front-matching to yield transform-limited sub-12-fs pulses. Measurement of the maximum possible gain bandwidth for the LBO-based OPCPA demonstrates more than 60nm gain bandwidth FWHM. For the generation of TL pulses by the use of this OPCPA, a suitable combination of OPCPA and PFM is first presented. The PFM pump geometry realizes tilt-free signal amplification, and permits this OPCPA to generate TL sub-12-fs pulses.

Optical image processing using the photoinduced anisotropy of pyrrylfulgide

A synthesized photochromic compound-pyrrylfulgide-is prepared as a thin film doped in a polymethylmethacrylate (PMMA) matrix. Under irradiation by UV light, the film converts from the bleached state into a colored state that has a maximum absorption at 635 nm and is thermally stable at room temperature. When the colored state is irradiated by a linearly polarized 650 nm laser, the film returns to the bleached state; photoinduced anisotropy is produced during this process. Application of optical image processing methods using the photoinduced anisotropy of the pyrrylfulgide/PMMA film is described. Examples in non-Fourier optical image processing, such as contrast reversal and image subtraction and summation, as well as in Fourier optical image processing, such as low-pass filtering and edge enhancement, are presented. (c) 2006 Optical Society of America.

Polarization patterns hide and display using photoinduced anisotropy of photochromic fulgide

Photoinduced anisotropy of a photochromic pyrrylfulgide/PMMA film was investigated by using two linearly polarized beams. Excitation by linearly polarized light induces into the film an optical axis that has the same polarization as the excitation beam. This causes a change of the transmittance and of the polarization state of the detection beam. With a microscope a matrix of 4x4 light spots with different polarizations were recorded in the pyrrylfulgide/PMMA film. If readout with non-polarized light, the matrix of light spots show no information pattern. However, when readout with differently polarized lights, different patterns can be displayed. The experiment demonstrates that pyrrylfulgide/PMMA films can be used to hide two differently polarized patterns, which may be applied in camouflage technology. (C) 2005 Optical Society of America.

Experimental study on polarization holographic storage in genetic mutant BR-D96N film

Recording with both parallel and orthogonal linearly polarized lights, polarization holographic storage in genetic mutant BR-D96N film is reported with both transmission type geometry and reflection type geometry. Polarization properties of diffraction light and scattering light are discussed for two different cases, parallel polarization recording and orthogonal polarization recording. It shows that, compared with recording with parallel polarization lights, orthogonal polarization holography can separate the diffraction light from the scattering noise, therefore improving the signal-to-noise ratio. It also shows that, compared with reconstruction with reference light, reconstruction with phase conjugated wave of the reference light can improve the signal-to-noise ratio of the reconstructed diffraction image, and also the wave-front aberration of the object light introduced by irregular phase object in the optical pass-way can also be corrected effectively, which ensures that the reconstructed diffraction image has a better fidelity. The preliminary angle-multiplexed volume holographic storage multiplexed by transmission type geometry and reflection type geometry is demonstrated in the BR-D96N film. Experiment shows that there is no cross-talk between the two pages of images except for some scattering noises.

Photochromic kinetic spectra and intermediates of BR-D96N

BR-D96N is a kind of genetically site-specific mutant of bacteriorhodopsin (BR) with obvious photochromic effect. Compared to the wild type BR, the lifetime of M state of BR-D96N is prolonged to several minutes so that the photochromic kinetics and the intermediates formation can be studied by the conventional spectra analysis. In the experiment, the absorption spectra of the sample at different time after light illumination are measured with spectrophotometer. By fitting and analyzing the variation of the spectra, we suppose there-are three main states in the photochromic process, i.e. B state (light-adapted state), M state and D state (dark-adapted state). The absorption spectra of the B state, M state and D state are extracted from the experimental data based on this three-state model and the spectra at various time are fitted With the least square method. So, the variations of population percentages of the M state, B state and D state are obtained and the M state and B state lifetimes are estimated. In another,way, from measuring the absorption dynamics at 407 nm and 568 nm, the M state and B state lifetimes are also obtained by two exponential data fitting, which give coincident results with those of the spectra analysis.

未来气候变化对黄土高原黑河流域水资源的影响

气候变化对黄土高原的水资源有重要影响,对其影响进行评估可以为区域发展提供重要的决策依据。基于分布式水文模型SWAT和4种全球环流模式的各3种排放情景,评估了2010～2039年黄土高塬沟壑区黑河流域水资源对气候变化的潜在响应。结果表明,黑河流域2010～2039年的年均降水变化-2.3%～7.8%,年均最高和最低温度分别升高0.7～2.2℃和1.2～2.8℃,年均径流量变化-19.8%～37.0%,1.2m剖面年均土壤水分含量变化-5.5%～17.2%,年均蒸散量普遍增长0.1%～5.9%;水文气象变量变化趋势复杂,但T检验表明年降水、径流、土壤水分和蒸散增长的概率较大。对于季节变化,降水可能在12～7月份和9月份增长,8月份和10～11月份减少;径流在4～7月份和9～10月份增加,11～3月份和8月份减少;土壤水分在各月都增长;蒸散11～6月份普遍增长,7～10月份减少的可能性较大。未来气候将发生显著变化并对水资源有重要影响,需采取必要的措施来减缓其不利影响。

黄土高原沟壑区通量数据空间代表性研究

利用FSAM(Flux Source Area Model)模型,对中国科学院长武黄土高原农业生态试验站2004—2005年冬小麦生育期内的通量数据空间代表性进行了研究。结果发现,在90%贡献率水平下,整个冬小麦各生育期内通量源区范围动态变化明显,通量贡献最大点在距离观测点7.7~36.2m范围内变化。在盛行风向上,通量源区离观测点最近点为3.3 m,最远点可达172.8 m;在侧风向上,通量源区在38.1~128.4 m范围内变化。不同观测高度的对比研究表明,观测高度从1.86 m增加到12.17 m,盛行风向上源区距观测点最远距离从172.8 m增加到1 555.2 m;在侧风向上则从123.2 m增加到665.8 m,通量源区范围随高度的增加而增大。大气稳定度对通量贡献源区影响很大,在大气稳定状态下,通量源区面积最大,距观测点最远距离达到135.3 m;中性条件下次之,为101.7 m;在不稳定条件下面积最小,为36.3 m。同一日内,夜晚源区面积较白天大。在日和季尺度上,大气稳定度是影响通量源区范围的一个重要因素。

水肥水平对日光温室黄瓜产量及品质的影响

为研究水肥耦合对陕北日光温室内黄瓜产量和品质的影响,2006年和2007年在安塞日光温室隔水小区内采用完全随机设计,设置了WhFh,WmFh,WlFh,WhFl,WmFl和WlFl共6个处理。结果表明:①不同水肥处理影响了黄瓜品质,但所有处理瓜条NO3--N含量都低于432mg/kg(鲜样),WmFh处理黄瓜可溶性糖、VC和可溶性蛋白质含量都显著高于其它处理;②黄瓜产量随水肥供给增加而增加,水分利用效率总体上与肥料量正相关,与供水量负相关。可得出结论:WmFh处理(田间持水量75%~90%,600kg/hm2N和420kg/hm2P2O5)的水肥能满足黄瓜整个生育期的水分和养分需求,能实现黄瓜的高产、优质、高效生产。

喷灌均匀系数的三次样条两次插值计算方法

为提高喷灌水量分布均匀性评价的准确性,当雨量筒径向布置时,为考虑所有测点数据对插值点降水深的影响,采用径向和周向两次的三次样条插值计算出未知点的降水深,从而计算喷灌均匀系数。以美国雨鸟30PSH型喷头雨量筒间隔为1m和2m的喷洒试验数据,计算网格点取1m和0.25m,分别采用三次样条两次插值法和邻近四点距离线性插值法计算了克里斯琴森均匀系数。结果表明,均匀系数由高至低的顺序依次为采样间隔为2m的线性插值、采样间隔为2m的三次样条两次插值、采样间隔为1m的线性插值和采样间隔为1m的三次样条两次插值。采样间隔2m比1m计算出的均匀系数总体高3~4个百分点,三次样条两次插值法比邻近点距离线性插值法略低1个百分点,2种计算网格点间距下的均匀系数差值小于1个百分点。结果证明,采样间距、插值方法、计算网格间距对均匀系数的影响依次降低,三次样条两次插值法可以用来评价喷灌组合均匀系数。

黄土高原沟壑区不同种植年限果园土壤水分变化

对黄土高原沟壑区不同种植年限果园土壤深层水分变化进行了研究。结果表明,受降水影响0~2m土层水分变化较大,且0~40 cm4、0~80 cm、80~200 cm三个土层土壤含水量之间的差异达到极显著水平;2 m以下由于没有水分的补给,土壤水分含量趋于稳定,出现了干燥现象。随着种植年限的增加,深层土壤的干燥化现象有增加趋势。

黄土塬区三种豆科牧草的土壤养分剖面分布特征与平衡

为了解豆科牧草短期种植对土壤养分环境影响的进程和规律,通过田间试验对沙打旺、苜蓿和胡枝子等3种豆科牧草以不同密度单播、混播对土壤有机质、全氮、全磷剖面分布和平衡输出的影响进行了定性和定量分析。所有处理土壤全氮和有机质含量在土壤剖面2m深度范围内均呈典型的"S"形分布,全磷呈抛物线形分布。单播牧草固氮能力与播种密度呈正相关;苜蓿固氮能力最强,高密度下表观生物固氮量达507.5kg·hm-2。沙打旺生长1年可使土壤有机质平均净增3.51%。沙打旺和苜蓿全磷平均输出比率分别为43.14%和40.24%,显著高于胡枝子(23.74%);胡枝子与沙打旺、苜蓿的两两混播处理和3种牧草混播处理平均全磷输出比率分别为20.73%、26.33%、25.83%。试验结果表明,3种豆科牧草均可显著提高土壤有机质累积,沙打旺和苜蓿对土壤全氮和全磷的消耗显著大于胡枝子,但前两者的固氮能力也强于后者。以适当密度进行的不同牧草混播处理由于种间良性竞争和共生协调作用可优化混播群体对土壤养分的消耗利用。

耐热树脂的增强与增韧研究

耐热树脂或称特种工程塑料主要包括聚芳飒类、聚醚酮类、聚芳酷、液晶类、聚酞亚胺和聚苯硫醚等。长春应化所已获得有关聚芳醚酮（PEK-C），聚芳醚砜（PES-C）和聚酞亚胺（PEI）等特种工程塑料的专利12项。在特种工程塑料中，PEK-C，PES-C和PEI有着最高的机械强度（室温下的拉伸强度在100MPa以上）。PES-C和PEI的耐热等级最高（热变形温度分别为225℃和220-260℃）。PE工有极好的阻燃性（氧指数为47）和耐磨性。而PEK-C的加工性好、韧性高、耐磨损和抗电击穿等性质突出，其综合物性与英国ICI公司的聚醚醚酮（PEEK）相近，是良好的高性能复合材料基体树脂。具有优异综合物性的PEK-C、PES-C、PEI及其改性系列材料在机械、电子电气、军工、医疗及食品等许多领域有着广泛的应用前景。近年来，长春应化所在酞侧基聚芳醚酮和聚芳醚矾的结构一加工一物性关系及开发应用等方面作了大量的研究工作，主要涉及此两种聚合物的粘弹性、屈服行为、断裂行为、转变与松弛以及复合与共混等方面内容。这些研究工作表明，酞侧基聚芳醚酮和聚芳醚矾经过共混和复合改性能够具有更优异的使用性能，而且这些研究中的一些方法同样可以应用于其它耐热树脂的改性。高分子材料科学的发展趋势就是在更深层次上把握材料的结构特点及其与宏观物性间的相互关耽达到高分子分子设计和材料设计的目标，实现高性能化和高功能化使现有的高分子材料找到更广泛而合理的应用。工程塑料的高性能化是高分子材料科学近年来发展的一个主要方向。为满足航天航空、电子信息、汽车工业家用电器以及机械等多方面技术领域的需要，要求材料的机械性能、耐热性、耐腐蚀性和长期使用性等性能进一步提高。在现有工程塑料品种的基础上通过共混增韧、复合增强等改性方法使其成为高性能的结构材料，是高分子材料私｝学的前沿课题及重要任务。本文采用熔融加工的方法制备了PEK-C和PES-C耐热树脂的共混与复合材料，利用热分析、力学性能检测、微观形貌观察、加工性能检测等手段研究了共混物及复合材料的结构与性能。通过对PEK-C和PES-C的冲击断裂过程的研究，我们发现，两种材料在裂纹起始扩展时所能承受的最大应力值相同，但PES-C的裂纹引发（ti）和扩展（tp）所需时间仅是PEK-C的一半，此即PES-C的冲击强度（I）和断裂韧性（KIC）较低的原因。因此，如能延长裂纹引发和扩展的时间，也就是说如能扩大断裂过程区，抑制裂纹的早期形成就能达到增韧的目的。在PES-C的增韧研究方面，我们可以借鉴通用塑料的增韧方法，即在高聚物基体中，以适当的手段掺加第二相粒子，通过粒子的变形和引发基体在粒子周围产生剪切屈服或银纹化等作用机理，实现增韧目的。所不同的是，对PES-C类耐热树脂来说，实现增韧的同时应保持材料原有的高强度和高耐热性等优良险质。另一方面，由于耐热树脂的加工温度极高，适合于通用塑料的偶联剂等界面改性技术已不再适用于特种工程塑料。针对PES-C的增韧方法和机理的研究工作可归纳为以下三个方面：①刚性有机粒子（PPS，LCP等）增韧；②柔性有机粒子（UHMWPE）增韧；③刚性无机粒子（硅灰石）增韧。物理老化或结构松弛效应使得高聚物材料的结构和宏观物性随时间而发生变化。随时间的增长，PES-C和PES-C／PPS共混物的拉伸强度增加、冲击韧性减小，而且这种变化趋势表现出物理老化过程的自衰减特性。研究结果表明，PES-C／pps共棍物的结构松弛速率比PES-C慢。具有良好界面相互作用的PES一C／PPS共混物材料的强度和韧性始终高于PES-C纯组份聚合物。因此说，pES-C／PPS共混物不仅具有良好的短期性能，而且在高温下长期使用过程中，其力学性能将始终优于纯组份聚合物。我们研究了热固性聚酞亚胺预聚物（P01）增容聚芳醚酮／聚苯硫醚共混物的热学性能、力学性能、形态结构及加工性，对POI在聚芳醚酮／聚苯硫醚共混物中所起的增容作用机理进行了初步探讨。实验发现，PEK-C／PPS共混物在保持PEK一C原有的高强度和高模量的同时，加工流动性和韧性得到一定程度的改善。PEK-C／ppS／Pm三元共混物中，少量的POI能够控制PPS分散相的相区尺寸，防止分散相粒子的自凝聚，起到了增容剂的作用。热固性高聚物预聚体可用于增容热塑性高聚物共混体系，这种增容方法有其特殊性和新颖性，增容后的聚芳醚酮／聚苯硫醚共棍物的力学性能得以改善。利用纤维可以作为结晶性高聚物的异相成核剂的特性，将合适的结晶性高聚物与非晶高聚物共混，可以在在一定程度上改善非晶高聚物与纤维间的界面粘结，提高纤维增强效率。这种方法对PEK-C类耐热树脂尤为重要。通过与即S共混，玻纤增强PEK-C复合材料中纤维与基体间的界面粘结以及纤维的长径比明显增加，因而复合材料的强度和模量显著提高，而且加工流动性也得到一定程度的改善。从考虑综合物性的角度出发，利用结晶性高聚物改善纤维与非晶树脂基体间的界面粘结时，结晶性高聚物的用量存在一个最佳值。与PEEK／GF复合材料相比，PEK-C／PPS／GF复合材料在加工能耗、价格等方面存在很大优势，可以预期这一高性能复合材料可应用于制造高强度、高耐热、耐腐蚀、耐磨损、耐疲劳的往复运动部件、振动或转动等机械零部件。

液/液界面上可质子化的药物转移反应的研究

近年来，电荷在两互不相溶电解质溶液界面上的电化学转移过程从实验和理理论上都引起了人们的极大兴趣，这主要是由于它与许多重要的生物和化学体系密切相关，如相转移催化、化学传感器、药理学中的药物释放以及模拟生物膜等。液／液界面常被看作人工膜和生物膜的简单模型，渺液界面电分析化学的主要研究对象是界面上的电荷转移反应以及伴随发生的相关的化学反应。本文简要回顾了油液界面电分析化学研究的发展历程，其双电层结构模型，油液界面电分析化学及可质子化的药物在油液界面上转移的基本理论。用三电极系统和电化学方法研究了可质子化的药物在水/1,2m-二氯乙烷界面上转移反应的机理，以及相比和溶液的pH值对药物转移反应的影响。主要结果如下： 1．用三电极系统研究了相比（r＝0.0004一1和1～2500）对可质子化的药物吡啶在水／1，2-二氯乙烷界面（W／DCE）上的转移反应的影响，实验结果用离子分配图表示出来。结果表明：在实验范围内，随着相比的增大，吡啶以中性分子形式存在的区域增大，质子化吡啶的转移式电位降低。2．设计了一利特定的电化学池，可使水相和有机相的体积减小到100μL以下。将含有支持电解质的水溶液滴在银／氯化银电极上，然后将1，2-二氯乙烷溶液覆盖在水溶液的表面，再与有机相参比电极和对电极构成常规的三电极系统，研究了相比为1行：附吩时可质子化药物阿米替林、苯海拉明和苯海索在水／1，2-二氯乙烷界面（W／DCE）上的转移反应，确定了它们的亲油性及转移反应的机理。