The ultrafast excitation processes in femtosecond laser-induced damage in dielectric omnidirectional reflectors

A pump and probe system is developed, where the probe pulse duration tau is less than 60 fs while the pump pulse is stretched up to 150-670 fs. The time-resolved excitation processes and damage mechanisms in the omnidirectional reflectors SiO2/TiO2 and ZnS/MgF2 are studied. It is found that as the pump pulse energy is higher than the threshold value, the reflectivity of the probe pulse decreases rapidly during the former half, rather than around the peak of the pump pulse. A coupled dynamic model based on the avalanche ionization (AI) theory is used to study the excitation processes in the sample and its inverse influences on the pump pulse. The results indicate that as pulse duration is longer than 150 fs, photoionization (PI) and AI both play important roles in the generation of conduction band electrons (CBEs); the CBE density generated via AI is higher than that via PI by a factor of 10(2)-10(4). The theory explains well the experimental results about the ultrafast excitation processes and the threshold fluences. (c) 2006 American Institute of Physics.

Catalisadores à base de platina frente a correntes de H2 contendo acetaldeído geradas via reforma do etanol

Devido ao efeito estufa, a produção de hidrogênio a partir da reação de reforma do bioetanol tem se tornado um assunto de grande interesse em catálise heterogênea. Os catalisadores à base de Pt são empregados nos processos de purificação de H2 e também em eletrocatalisadores das células a combustível do tipo membrana polimérica (PEMFC). O hidrogênio obtido a partir da reforma do etanol contém como contaminante o acetaldeído e pequenas quantidades de CO. Assim, pode-se prever que muitas reações podem ocorrer na presença de catalisadores de Pt durante o processo de purificação do H2 e mesmo no próprio eletrocatalisador. Desta forma, este trabalho tem como objetivo descrever o comportamento do acetaldeído na presença de catalisadores de Pt. Para tanto foram preparados dois catalisadores, Pt/SiO2 e Pt/USY, contendo 1,5% de metal em ambos. Também foi estudado um eletrocatalisador (comercial) de Pt suportado em carvão (Pt/C). Os catalisadores foram caracterizados através das técnicas de análise textural, difração de raios X (DRX), quimissorção de H2, reação de desidrogenação do ciclohexano, espectroscopia no infravermelho de piridina adsorvida, dessorção a temperatura programada de n-butilamina (TPD de n-butilamina), dessorção a temperatura programada de CO2 (TPD-CO2), análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de dispersão de energia (EDS). Os testes catalíticos foram realizados entre as temperaturas de 50 e 350 C em corrente contendo acetaldeído, H2 e N2. Foi observado que as propriedades ácido-básicas dos suportes promovem as reações de condensação com formação de éter etílico e acetato de etila. O acetaldeído em catalisadores de Pt sofre quebra das ligações C-C e C=O. A primeira ocorre em uma ampla faixa de temperaturas, enquanto a segunda apenas em temperaturas abaixo de 200 C. A quebra da ligação C-C produz metano e CO. Já a quebra da ligação C=O gera carbono residual nos catalisadores, assim como espécies oxigênio, que por sua vez são capazes de eliminar o CO da superfície dos catalisadores. Nota-se que o tipo de suporte utilizado influencia na distribuição de produtos, principalmente a baixas temperaturas. Além disso, constatou-se que a descarbonilação não é uma reação sensível à estrutura do catalisador. Verificou-se também a presença de resíduos sobre os catalisadores, possivelmente oriundos não somente da quebra da ligação C=O, mas também de reações de polimerização

Optimized condition for etching fused-silica phase gratings with inductively coupled plasma technology

Polymer deposition is a serious problem associated with the etching of fused silica by use of inductively coupled plasma (ICP) technology, and it usually prevents further etching. We report an optimized etching condition under which no polymer deposition will occur for etching fused silica with ICP technology. Under the optimized etching condition, surfaces of the fabricated fused silica gratings are smooth and clean. Etch rate of fused silica is relatively high, and it demonstrates a linear relation between etched depth and working time. Results of the diffraction of gratings fabricated under the optimized etching condition match theoretical results well. (c) 2005 Optical Society of America.

Optical spectroscopy and energy transfer of Er3+/Ce3+ in B2O3-doped bismuth-silicate glasses

Ce3+ and B2O3 are introduced into erbium-doped Bi2O3-SiO2 glass to enhance the luminescence emission and optic spectra characters of Er3+. The energy transfer from Er3+ to Ce3+ will obviously be improved with the phonon energy increasing by the addition of B2O3. Here, the nonradiative rate, the lifetime of the I-4(11/2) -> I-4(3/2) transition, and the emission intensity and bandwidth of the 1.5 mu m luminescence with the I-4(13/2) -> I-4(5/2) transition of Er3+ are discussed in detail. The results show that the optical parameters of Er3+ in this bismuth-borate-silicate glass are nearly as good as that in tellurite glass, and the physical properties are similar to those in silicate glass. With the Judd-Ofelt and nonradiative theory analyses, the multiphonon decay and phonon-assisted energy-transfer (PAT) rates are calculated for the Er3+/Ce3+ codoped glasses. For the PAT process, an optimum value of the glass phonon energy is obtained after B2O3 is introduced into the Er3+/Ce3+ codoped bismuth-silicate glasses, and it much improves the energy-transfer rate between Er3+ I-4(11/2)-I-4(13/2) and Ce3+ F-2(5/2) -> F-2(7/2), although there is an energy mismatch. (c) 2007 Optical Society of America.

飞秒激光诱导波纹状微突起结构

利用飞秒激光振荡器产生的脉冲对镀有铬层的玻璃和石英基片进行微加工,发现两种样品表面均有波纹状的微突起结构产生。这些微突起结构离开样品表面的高度为10～300 nm不等,并且随着激光功率的增大而增加,在一定功率下达到饱和状态。它们的形貌、尺寸和高度取决于入射飞秒激光的能流以及飞秒脉冲的参数。通过化学方法证明了这些微突起结构是由玻璃和石英的主要成分SiO2组成的,并非样品表面的铬元素。此外,通过选取适当的飞秒激光功率和样品加工速度,制作了两种不同周期和线宽的光栅结构,显示出飞秒激光振荡器良好的加工性能。

Transformação de metanol em olefinas leves catalisada por zeólitas HZSM-5

A reação de transformação de MeOH em olefinas leves foi investigada sobre zeólitas HZSM-5 com razões SiO2/Al2O3 (SAR) iguais a 30, 80 e 280. As propriedades ácidas e texturais da amostra com SAR 30 foram modificadas por impregnação com ácido fosfórico. A caracterização físico-química das amostras foi realizada empregando-se as técnicas de FRX, fisissorção de N2, DRX, DTP de NH3 e IV com adsorção de piridina. O desempenho catalítico das mesmas foi comparado tanto em condições reacionais similares (mesma T, pressão parcial de MeOH e WHSV) como em condições de isoconversão. Verificou-se, que quanto maior a SAR da zeólita, menor a densidade total e a força dos sítios ácidos presentes, sendo este efeito mais significativo para os sítios de Brönsted. O efeito do aumento da SAR favoreceu a estabilidade catalítica e a formação de olefinas leves, principalmente propeno. No caso das amostras contendo fósforo, foi observada uma redução linear na área específica BET e no volume de microporos com o aumento do teor de fósforo. Estes resultados, aliados aos obtidos por DRX, sugerem que a redução mais significativa na área específica e no volume de microporos pode ser associada à redução na cristalinidade e à formação de espécies amorfas contendo fósforo, que bloqueariam a estrutura porosa da zeólita. Não se observou alteração significativa na força dos sítios fracos, enquanto a força dos sítios fortes diminuiu significativamente. As amostras apresentando menor SAR e menor teor de fósforo foram mais ativas. Por outro lado, em condições de isoconversão de 916%, a amostra mais seletiva à formação de olefinas foi aquela com maior SAR. Dentre as amostras impregnadas, aquela contendo 4% de fósforo foi a mais seletiva a propeno, enquanto a que continha 6% foi mais seletiva a eteno. A amostra com SAR igual a 280 foi investigada variando-se a temperatura de reação (400, 500 e 540C) e a pressão parcial de metanol (0,038; 0,083 e 0,123 atm), através de um planejamento experimental do tipo Box-Benhnken (32). O rendimento otimizado em olefinas leves foi alcançado a 480C e 0,08 atm. O modelo proposto descreveu bem os dados experimentais e evidenciou a existência de uma faixa ótima de temperatura para maximização do rendimento em propeno e eteno, o qual foi também afetado pela pressão parcial de MeOH na faixa estudada. Palavras-chave: ZSM-5, olefinas, propeno, eteno, processo MTO, fósforo.

Modified porous silica antireflective coatings with laser damage resistance for Ti:sapphire

Porous SiO2 antireflective (AR) coatings are prepared from the colloidal silica solution modified with methyltriethoxysilane (MTES) based on the sol-gel route. The viscosity of modified silica suspensions changes but their stability keeps when MTES is introduced. The refractive indices of modified coatings vary little after bake treatment from 100 to 150 Celsius. The modified silica coatings on Ti:sapphire crystal, owning good homogeneity, display prominent antireflective effect within the laser output waveband (750-850 nm) of Ti:sapphire lasers, with average transmission above 98.6%, and own laser induced damage thresholds (LIDTs) of more than 2.2 J/cm2 at 800 nm with the pulse duration of 300 ps.

溶胶-凝胶多孔二氧化硅减反膜稳定性研究

多孔SiO2膜层经热处理后，具有很高的激光破坏阈值，但是结构中有许多Si-OH亲水基团，导致光学透过率受环境相对湿度的影响很大。实验目的是改善膜层内部结构，使膜层结构中的亲水基团转变为疏水基团。提高膜层的疏水性，增强膜层的透过率稳定性。系统地研究了膜层透过率随时间变化的规律，在氨气和六甲基二硅氮烷(HMDS)混合气氛下热处理膜层，处理后生成Si-O-Si(CH2)3非极性疏水基团，使膜层的疏水性大大提高，因而膜层的透过率稳定性有大幅度提高。稳定性的提高延长了膜层的寿命。处理后膜层的表面粗糙度良好，均方根表

隔板玻璃表面宽光谱增透膜的制备与性能

利用溶胶-凝胶提拉方法在隔板玻璃表面涂制得到由TiO2与SiO2组成的λ/2-λ/4型宽光谱增透膜。通过溶胶粘度、凝胶时间及红外光谱等研究了TiO2涂膜溶胶的稳定性与相应膜层性能，测试了双层增透膜的透过率、抗高能氙灯辐照性能及使用性能等。结果表明，控制合适的原料配比、降低薄膜烘烤升温速率，可得到适于大面积涂膜的稳定TiO2溶胶，有效改善TiO2膜层质量；隔板玻璃表面增透膜在450-900nm光谱范围内平均透过率高达约98％，使“神光-Ⅱ”第九路主放大器的实际增益提高5．5％-6．5％且具有良好的抗高能氙灯

磷酸盐激光玻璃凝胶防潮膜和减反膜

采用溶胶-凝胶方法制备（CH3）2Si（OC2H5）2预聚体涂膜液以及掺入SiO2悬胶体涂膜液改性，采用旋转法在掺钕磷酸盐激光玻璃棒端面涂制防潮膜，热处理后膜层固化。SiO2改性的CH3O防潮膜，热处理后的膜层耐摩擦性能明显改善。然后旋转涂制第二层多空性SiO2减反膜，涂膜胶体通过硅酸乙脂碱催化水解缩聚制得，减反膜的折射率为约1．25，玻璃棒涂膜后激光波长1053nm减少表面反射率6．5％-7．5％，双层膜激光破坏阈值12J／cm^2，1053nm／1ns，膜层表面粗糙度（RMS）2．523nm。直径20

甲基化对多孔SiO_2增透薄膜光学稳定性能的影响

分别通过引入甲基三乙氧基硅烷(MTES)、二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)以及六甲基二硅氮烷(HMDS)组分对SiO2悬胶体进行改性,得到不同甲基化的多孔SiO2改性薄膜。研究了改性薄膜的光学稳定性,抗激光破坏性能以及机械抗擦性能。结果表明,HMDS改性薄膜的光学稳定性最好而机械抗擦性较弱,MTES与DMDES改性薄膜的光学稳定性较低而机械抗擦性良好且均与改性组分的含量有关,甲基化改性薄膜的抗激光破坏性能比未改性薄膜的有所降低。

PIXE and ICP-AES analysis of early glass unearthed from Xinjiang (China)

Early glasses (about 1066 BC-220 AD) unearthed from Xinjiang of China were chemically characterized by using PIXE and ICP-AES. It was found that these glasses were basically attributed to PbO-BaO-SiO2 system, K2O-SiO2 system, Na2O-CaO-SiO2 system and Na2O-CaO-PbO-SiO2 system. The results from the cluster analysis showed that some glasses had basically similar recipe and technology. The PbO-BaO-SiO2 glass and the K2O-SiO2 glass were thought to come from the central area and the south of ancient China, respectively. The part of the Na2O-CaO-SiO2 glass (including the Na2O-CaO-PbO-SiO2 glass) might be imported from Mesopotamia, while the other part might be locally produced. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Origin of Chinese ancient glasses;study on the earliest Chinese ancient glasses

The earliest Chinese ancient glasses before the West Han Dynasty (200 BC) from different regions are studied. The glass samples were unearthed from Hunan, Hubei, Yunnan, Sichuan, Guizhou, Guangdong and Xinjiang of China. The chemical composition of these glasses samples is analyzed by proton induced X-ray emission (PIXE) technique, energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) method and inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). It is shown that the glass chemical compositions belong to barium-lead silicate BaO-PbO-SiO2, potash soda lime silicate K2O (Na2O)-CaO-SiO2 (K2O/Na2O > 1), soda potash lime silicate Na2O (K2O)-CaO-SiO2 (K2O/Na2O < 1) and potash silicate K2O-SiO2 glass systems, respectively. The origins of the earliest Chinese ancient glasses are discussed from the archaeological and historical points of view. These four types of Chinese ancient glasses were all made in Chinese territory using local raw materials. The glass preparation technology was related to the Chinese ancient bronze metallurgy and proto-porcelain glaze technology. The glass technology relationship between the East and the West is analyzed at the same time.

一批中国古玻璃化学成分的质子激发X射线荧光分析

质子激发X射线荧光(proton induced X-ray emission，PIXE)技术是一种高灵敏度、非破坏性、多元素定量测定的分析方法。采用外束PIXE技术对内蒙古地区和博山出土的一批古代玻璃的化学成分进行了定量测定。结果表明：内蒙古地区出土的玻璃中，西周时期的玻璃珠是含有少量K2O和CaO助熔剂的釉砂，其主要成分为SiO2；汉代的玻璃珠属于PbO—SiO2玻璃；多数元代的玻璃制品和部分北魏时期的玻璃珠属于K2O—CaO—SiO2玻璃。博山出土的元末明初的玻璃基本为KzO-CaO—SiO2系玻璃

一批中国古代镶嵌玻璃珠化学成分的检测报告

结合外束质子激发X荧光（proton induced X-ray emission,PIXE）和能量色散X射线荧光（energy dispersive X-ray emission,EDXRF）分析技术,对中国新疆、湖北、四川、广东出土的古代镶嵌玻璃珠的化学成分进行了检测.结果表明：新疆拜城克孜尔墓地出土的西周-春秋时期镶嵌玻璃珠为CaO-MgO-SiO2玻璃,战国时期中国境内的PbO-BaO-SiO2和Na2O-CaO-SiO2镶嵌玻璃珠是同时存在的.本文亦对相关问题进行了一些讨论,并提出了部分今后的工