Status and trends of short pulse generation using mode-locked lasers based on advanced quantum-dot active media

In this review, the potential of mode-locked lasers based on advanced quantum-dot ( QD) active media to generate short optical pulses is analysed. A comprehensive review of experimental and theoretical work on related aspects is provided, including monolithic-cavity mode-locked QD lasers and external-cavity mode-locked QD lasers, as well as mode-locked solid-state and fibre lasers based on QD semiconductor saturable absorber mirrors. Performance comparisons are made for state-of-the-art experiments. Various methods for improving important characteristics of mode-locked pulses such as pulse duration, repetition rate, pulse power, and timing jitter through optimization of device design parameters or mode-locking methods are addressed. In addition, gain switching and self-pulsation of QD lasers are also briefly reviewed, concluding with the summary and prospects.

Magneto-optical properties of diluted magnetic semiconductor quantum dots

The magnetoexciton polaron (MP) is investigated theoretically in a diluted magnetic semiconductor quantum dot (QD), with the Coulomb interaction and the sp-d exchange interaction included. The MP energy decreases rapidly with increasing magnetic field at low magnetic field and saturates at high magnetic field for small QDs, and the dependences of the MP energy on magnetic field are quite different for different QD radii due to the different carrier-induced magnetic fields B-MP. The competition between the sp-d exchange interaction and the band gap shrinkage results in there being a maximum exhibited by the MP energy With increasing temperature. Our numerical results are in good agreement with experiment (Maksimov A A, Bacher G, MacDonald A, Kulakovskii V D, Forchel A, Becker C R, Landwehr G and Molenkamp L W 2000 Phys. Rev. B 62 R7767).

镧系稀土硝酸盐二甲亚砜络合物的振动光谱研究

DMSO是一个很好的配位体，有氧原子和硫原子两个配位原子，通过这两个配位原子，DMSO可以和许多过渡金属和稀土金属的离子发生络合，形成稳定的金属络合物。稀土金属离子的络合物，角过氯酸盐、卤化物，高铼酸盐六氟磷化物等，曾有人进行了研究，它们的光谱研究表明，二甲亚砜是通过氧原子同稀土络合，O、N、S三原子的络合能力是O＞N＞S。在稀土硝酸盐的二甲亚砜的络合物中，由于即存在DMSO的配位，也存在硝基的配位，所在情况比较复杂。它们的振动光谱研究了可以在1967年Ramalingan和1977年Kawcuno的工作中得知一些，前者研究了La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Ho、Yb、Y九个元素的络合物，后者研究了La、Nd、Er、Yb、Lu五个元素的络合物，所有络合物的光谱数据都很不完全，他们都认为DMSO与NO_3都与稀土离子络合，并肯定是通过氧原子络合，但是对于NO_3的络合方式没有一致的结论。Ramalingan等认为络合物分子中，硝根既有双基配位，又有单基配位，和X光衍射实验的结果不相符，Kawano通过研究全氘化二甲亚砜（DMSO－d_6)的稀土硝酸盐络合物，认为三个NO_3都是通过两个氧原子同稀土相配位，是双基配位基。硝基的配位方式是一个长期争论的振动光谱问题，不少学者曾对硝基的各种振动模式的谱带位置和吸收强度进行探讨，很难得出一致的结论。在络合物中氧与稀土离子的络合键Ln-O的振动频率位置问题，亦存在争论，Kawanv认为这个配位键的振动频率在180 cm~(-1)附近，但是日本的岩濑秋雄等人，在研究稀土高氯酸盐的二甲亚砜络合物时，则认为400 cm~(-1)附近的谱带为Ln-O的振动频率在研究稀土的无水硝酸盐的红外光谱的工作中。A.Walker等人也把180 cm~(-1)谱带归属为Ln-O络合键。J.R.Ferraro等人在研究Ln（NO_3）_3·3DBP络合物时，也认为Ln-O配位键在180 cm~(-1）附近，但是我们考察了他们的数据与稀土动量L的关系，未发现四分组现和“斜W”效应。我们研究了除P_m 以外的十四个稀土元素并Y的硝酸盐DMSO络合物的付氏变换红外光和激光拉曼光谱，4000 cm~(-1)－80 cm~(-1)的红外光谱图和4000 cm~(-1)－50 cm~(-1)的拉曼光谱图提供了较完整的数据，除了肯定了NO_3和DMSO都以氧原子与稀土络合外，还肯定了NO_3的配位方式和利用红外数据区别不同类型的配位的方法找出了金属离子配位数不同的光谱特征，做了Ln-O络合键的振动频率的归属及其与稀土物化性质间的规律关系。根据DMSO的简正坐标计算结果，可以归属出DMSO及其络合物的许多谱带，其中S＝0伸缩振动频率在990－1018 cm~(-1)之间，随原子序数增加无明显规律性变化，在Gd络合物以后，分裂为三条谱带。C－S的伸缩振动移问低波数，变化随原子序数增加而增加，但无明显的线性变化，C－S－O变形振动频率向高频方向移动约16 cm~(-1)，与原子序数无关，C－S－C变形振动移向高波数5 cm~(-1)，与原子序数无关。此外，在～3000 cm~(-1)是Vc-H，～1400 cm~(-1)是CH_3变形振动频率谱带，～950 cm~(-1)是CH_3摇摆，络合后上述谱带变化不大，可见络合对CH_3基团的振动无大的影响。通过考察S＝0振动频率变化，可以看出十配位络合物和九配位络合物之间的光谱区别在于十配位络合物S＝0伸缩振动仍为一条谱带，而九配位络合物的S＝0振动频率则分裂为两条谱带。已知十配位的Ln－O多面体为双帽正多棱柱，九配位络合物则为三帽三角柱，考虑到氧原子的不同，前者为C_(2v)对称性，后者为C_3对称性，不同配位数的络合物所显示谱带分裂不能用对称性来说明，因为这两种群均没有简并的群表示，利用X光衍射数据计算了La和Yb的络合物中DMSO间氧原子的距离，可以看出，十配位络合物中DMSO的配位氧原子间距离大，而九配位络合物中氧原子间距离小，两者之间相差近两倍。所以S＝0振动频率分裂可能是相同基团因距离近而产生了振动耦合。利用此结果可以区分不同配位数的络合物，这种现象，在以往的DMSO络合物的研究中没有发现。硝基离子属于D_(3h)群，有四个振动模式，其中三个是红外活性，分别为V_2（A＂）＝823－817 cm~(-1)，V_3（E'）＝1368－1355 cm~(-1)，V_4（E'）＝702－718 cm~(-1)，V_1、V_3、V_4是拉曼活性的，络合以后，NO_3对称性变为C_(2v)群，有六条红外谱线，同时也是拉曼活性，其中N－O伸缩振动在1460 cm~(-1) （A，S），No_2反对称伸缩振动在1340－1329cm~(-1)（B，S），NO_2，对称伸缩振动在1037.7 cm~(-1)附近，NO_3的对称面内弯曲振动在817 cm~(-1)（A，S），反对称面内弯曲振动在767.7 cm~(-1)，NO_3的面外变形振动在710 cm~(-1)（B_2 W），由此可知硝基在络合物中确实参加了配位。存在络合物中的三个硝基的配位类型在红外上如何区别我们进行了初步探讨。单基配位基和双基配位基同属C_(2v)对称性所以在基频上很难区别，Lever等人在研究过渡金属络合物中发现，No_3的组频1750 cm~(-1) （V_1＋V_4）在络合以后发生了分裂，双基配位基分裂在22－66cm~(-1)范围，而单基配位基则在5－26cm~(-1)范围，可以以此来区别NO_3的配位类型，这种方法适用于很多络合物，我们把这种方法应用于稀土络合物中发现，这个组频分裂现象在络合物中普遍存在，分裂在25－44.4cm~(-1)范围，所以络合物的硝基是双基配位体，在此波数区间内只有分裂很好的两个峰，所以可以断定无单基配位的硝基存在，这与X光衍射实验结果相一致，分裂距离随原子序数增加而增加，但无“斜W”效应。Ce和Lu的络合物分裂较小。由此可知这种方法适用于稀土二甲亚砜络合物。对有可能归属为Ln-O配位键的180 cm~(-1)和400 cm~(-1)附近的两条谱带进行考查，～400 cm~(-1)附近的谱带随原子序数增加总趋势增加，在Gd络合物开始分裂为两条，这条谱带与稀土离子总角动量L之间存在“斜W”效应，Shyama P. Sinha在研究稀土元素的性质时发现，稀土很多性质都具有“斜W”效应。其中包括配位键振动频率。利用V＝1／（2πC）（F／（－1~n））~(1/2)，用乙酰丙酮络合物的F_(Ln-O)近似计算V_(Ln-O)可以算得V_(Ln-O)在400.8－418.49cm~(-1)范围，所以可以认为～400 cm~(-1)附近的谱带可以归属为Ln-O键伸缩振动。～200 cm~(-1)的谱带在S_m络合物以后分开，此谱带亦随原子序数增加而增加，但无“斜W”效应，Kawano把它们归属为Ln-O，J.R.Ferraro在研究Ln（NO_3）_3（TBP）_3时，也认为Ln-O键伸缩振动在此位置，但也无“斜W”效应，这条谱带能否归属于Ln-O键，有待寻找更进一步的证据。通过稀土二甲亚砜络合物的研究，我们可以得知，NO_3的组频在1750 cm~(-1)谱带在络合以后发生了分裂，分裂范围在25－44.4 cm~(-1)，从而证明了NO_3为双基配位基。DMSO的S＝0伸缩振动频率和Ln-O键伸缩振动在Gd络合物后出现分裂，因而可以利用此结果可以区分两种不同配位数的络合物，通过考虑振动频率同稀土物化性质L间的关系及近似计算，初步可以确定Ln-O键振动频率在～400 cm~(-1)附近。有“斜W”效应存在。

辽东山区次生林生态系统主要树种幼苗对光环境的响应

辽东山区森林是辽宁省重要的水源涵养基地与用材林资源，在维系区域内生态环境和林产品的可持续供应方面占据十分重要的战略位置。该区的天然林已基本绝迹，因此该区的森林生态恢复具有重要意义。 已有研究表明，影响辽东山区森林更新演替最主要的环境因素是光环境。核桃楸（Juglans mandshurica）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）、黄菠萝（Phellodendron amurense）和红松(Pinus koraiensis)是阔叶红松林的优势树种；这些树种幼苗对光环境的适应性差异，在群落演替和森林生态恢复中发挥重要作用。 本论文采用人为控制遮光试验测定了核桃楸、水曲柳和黄菠萝幼苗对光环境的响应，同时，采用自然光环境试验和人为控制遮光试验相结合的手段测定了红松幼苗对光环境的适应性。人为控制遮光试验设置的光环境类似于自然中的典型林窗、林缘和林下的光环境；在人为控制遮光试验中，研究材料于2007年4月末栽植于4个不同光环境（全光、全光的60%、30%和15%，分别记为FI、II、LI和WI处理）下，在2007年7~9月测定了树种幼苗的光合生理、叶片特征、生长和冠层形态特征等方面的变化，结果表明： 1）不同光环境处理区内的光合有效辐射（PAR）具有显著差异，形成一定的光强梯度，而气温，相对湿度和土壤含水量差异并不显著。全光处理区内的日平均PAR为842.4μmol∙m-2∙s-1，最大PAR为1884.1μmol∙m-2∙s-1，显著高于其它处理区。 2）生长在高光强下4个树种幼苗的叶片有较高的光合能力（Amax），随生长光强的下降，Amax显著下降；光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）也表现出随着生长光强的下降而降低的趋势。核桃楸和水曲柳净光合速率Pn的日变化最大值约为16μmol∙m-2∙s-1，黄菠萝的约为13μmol∙m-2∙s-1，这与温带阔叶树种叶片的最大净光合速率Pn在10~15μmol∙m-2∙s-1范围内的结论相符；3个苗龄红松针叶的Pn日变化均呈单峰型，没有光合“午休”现象，峰值出现在11:00~13:00期间。 3）4个树种幼苗的比叶重（LMA）和单位叶面积鲜重（LFA）均随着光环境的降低而下降；三个阔叶树种幼苗的叶长L、叶宽W、叶周长C和单叶面积A均具有随着光强的降低而呈增大的趋势，表明叶片通过调节叶片的形态来适应多变的光环境。 4）不同光环境对阔叶树种幼苗的植株冠形和生长有显著影响，而红松幼苗植株冠形和生长的变化无明显的规律性。 综上，本研究得出以下结论：○1.通过可塑性分析和模糊隶属函数分析，核桃楸和黄菠萝较水曲柳能适应更宽的光强幅度；同时，核桃楸和黄菠萝较水曲柳的需光性更强，核桃楸和黄菠萝的需光性差异不大。○2.与3年、5年生红松相比，7年生红松对光强的适应幅度最小；同时，7年生红松的需光性强于3年和5年生红松。○3.本研究结果支持前人的观点：红松在幼年阶段能耐一定程度的遮光，在全光的20%~60%光条件下生长较好，随着年龄的增大，红松的需光性增加。

Use of Zr/Rb ratios in Chinese loess sequences to trace paleo-winter monsoon winds strength

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