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新型全光纤便携式纳秒脉冲激光系统
北京工业大学
2021-04-14
飞秒激光脉冲制备硅基微纳结构光伏材料
太阳能作为一种洁净和相对易于获取的能源在未来的动力产品中将占有越来越大的比份。如何发展高光电能量转换效率、高可靠性和低成本的太阳能电池是目前太阳能利用领域所面临的关键问题。相对于第一代和第二代太阳能电池(转换效率<<50％)，各国科学家纷纷研究不同的应用于第三代太阳能电池的新材料和新结构，目标是使光电转换效率大于5 0％。近年来，一种具有微、纳米量级特殊结构的光伏材料成为太阳能电池的研究热点。利用飞秒脉冲激光在极短的持续时间内激发出极大的峰值能量，其在硅片的相互作用过程中具有很强的非线性效应，聚焦烧蚀硅表面很小的一块面积，形成规则排列的微纳米结构。这种微纳米结构由于表面积增大，对入射光波有很大的吸收，且对光的敏感性提高了数百倍，这些性质对我们提高光电转换效率具有很大的指导意义。这种材料与本底未处理材料的性质相比，材料带隙减小，对光的敏感性提高了数百倍，这使得其对波长为250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比传统材质的硅的比重低。这些奇特的光电和物理性质能进一步提高太阳能电池的光电转换效率。根据光吸收效率，激子光量子效率，化学电势效率以及填充因子计算总的光电转换效率，普通硅基太阳能电池光电转换效率只有1 5％，而基于微纳结构光伏材料的太阳能电池转换效率可望达到50%-60%。 针对国民经济可持续发展在太阳能光伏技术方面的重大需求，发展利用超短脉冲激光制备具有优异光电转化效率的微纳结构光伏材料的新方法，以及通过探测光伏材料中非平衡载流子的能带结构及微分负电导等特性，探知光伏材料的光电转换效率，从而筛选出转换效率较高的微纳结构光伏材料，最终在发展新型、高效太阳能电池的新原理和新技术方面取得创新性突破，为我国研发具有自主知识产权的高效第三代光伏电池打下坚实基础。
上海理工大学
2021-04-11
高功率超短脉冲激光传输光纤
高功率超短脉冲激光技术在激光精细加工和激光 3D 打印等领域表现出很大的优势，可以提供十微米以下甚至亚微米级的加工精度，市场应用前景广阔。由于高功率超短脉冲激光的脉冲宽度非常窄（工业应用通常在百飞秒至几十皮秒量级），单脉冲能量较大，峰值功率非常高，普通实芯石英光纤 受限于材料的非线性和损伤阈值低的问题，无法传输如此高功率的超短脉冲。现在大多采用空间光路 反射输出，这大大增加了系统的复杂性，限制了其应用范围。 北工大基于国家自然科学基金项目，制备了高性能的无节点空芯反谐振光纤，该光纤纤芯为空气 结构，这就避免了材料的吸收，可以大大提高光纤的损伤阈值，进而可用来传输高功率超快激光。这 种高性能无节点空芯反谐振光纤利用改装的特种光纤拉丝塔通过堆积和拉制的方法拉制而成。目前， 国际范围内仅有少数科研单位和一家法国 GLO Photonics 公司具有制备该光纤的能力，并且销售价格较高（约 20,000 元 / 米），阻碍了其工业化应用进程。
北京工业大学
2021-04-13
高功率超短脉冲激光传输光纤
北京工业大学
2021-04-14
纳秒脉冲电场调控干细胞和促进分化技术
随着社会老龄化以及人民生活水平的提高，以干细胞为核心的再生医学发挥着越来越重要的作用。关节软骨损伤及其退行性病变-骨关节炎给社会带来越来越大的劳动力损失以及患者生活质量的下降。本项目利用纳秒脉冲电场选择性降低DNA甲基化，提升干细胞干性，促进干细胞多向分化。
北京大学
2021-05-09
纳秒脉冲电场调控干细胞和促进分化技术
随着社会老龄化以及人民生活水平的提高，以干细胞为核心的再生医学发挥着越来越重要的作用。关节软骨损伤及其退行性病变-骨关节炎给社会带来越来越大的劳动力损失以及患者生活质量的下降。本项目利用纳秒脉冲电场选择性降低DNA甲基化，提升干细胞干性，促进干细胞多向分化。
北京大学
2021-02-01
纳秒脉冲电场调控干细胞和促进分化技术
随着社会老龄化以及人民生活水平的提高，以干细胞为核心的再生医学发挥着越来越重要的作用。关节软骨损伤及其退行性病变-骨关节炎给社会带来越来越大的劳动力损失以及患者生活质量的下降。本项目利用纳秒脉冲电场选择性降低DNA甲基化，提升干细胞干性，促进干细胞多向分化。应用范围 本项目可用于诱导多能干细胞（iPS）制备；干细胞分化前准备和成骨、成脂以及成软骨分化；体内骨、软骨再生；骨关节炎的早期干预和对症治疗；细胞治疗；细胞分泌因子调控等领域。 项目阶段 1.纳秒脉冲电场是新兴的、能够精确控制场强和脉宽的电场技术，可以比传统电场更加精准地控制参数，以及提升场强到KV/cm。它有效地穿透细胞膜、作用到细胞器和染色质，发挥广泛的生物学效应。 2.我们发现纳秒脉冲电场的不同参数组合（场强、脉宽、频率、刺激个数、应用时间点等）会引起不同的生物学作用。基于该理念，实验室前期工作发展了使用纳秒脉冲电场：a.选择性DNA去甲基化；b.提升干细胞干性；c.促进干细胞分化（成骨、成脂和成软骨）；d.促进处理后的干细胞体内软骨再生的能力；e.提升细胞分泌因子能力；f. 改良传统的“电击杯”(BTX electroporationcuvette #45-0125)，开发出能够连续为细胞施加刺激的导电薄膜。
北京大学
2021-04-13
纳秒脉冲电场调控干细胞和促进分化技术
随着社会老龄化以及人民生活水平的提高，以干细胞为核心的再生医学发挥着越来越重要的作用。关节软骨损伤及其退行性病变-骨关节炎给社会带来越来越大的劳动力损失以及患者生活质量的下降。本项目利用纳秒脉冲电场选择性降低DNA甲基化，提升干细胞干性，促进干细胞多向分化。
北京大学
2021-01-12
用于塑料激光焊接的Er:YAG脉冲激光器
塑料激光焊接技术是通过激光产生高温溶解，对两件产品进行固定的技术。塑料激光焊接技术主要用于连接敏感性的塑料制品，例如 PCB 电路板、精密塑料零件电子感应器、真空塑料制品，以及无菌医疗器械等要求密封及洁净度高的塑料制品。塑料激光焊接的优点是：焊接速度快，适用于精密器件焊接；能产生真空密封结构，防水防尘；焊接牢固，能够制造出超过原材料强度的焊接缝；焊接过程中树脂降解少，热损坏和热变形小，无飞边，焊缝严密，没有残渣。目前已有的塑料激光焊接采用的是10.6μm 的CO2激光器、1064nm的Nd：YAG激光器的和808nm的半导体激光器。但是对于某些材料如聚合物， 对1μm或0.8μm的光吸收太少，而对10μm或紫外线（UV）的吸收太强， 1.645μm是更合适的激光波段。此外， 1.645μm属于人眼安全波长，相对其它波长对人眼更安全（视网膜安全）。1.645μm激光器的应用包括透明塑料焊接，塑料面板的嵌入式或多层打标以及精密的聚合物薄膜焊接和切割。许多塑料材料在可见光中本质上是透明的，在1μm左右也有很高的透射率，但是在1.6μm附近的波长却没有。比如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸酯（PC），环烯烃共聚物（COC）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），这四种不同类型的透明塑料透射光谱显示在1.645μm附近有很强的吸收峰，可以形成更好的焊接。
北京理工大学
2023-05-09
用于塑料激光焊接的Er:YAG脉冲激光器
塑料激光焊接技术是通过激光产生高温溶解，对两件产品进行固定的技术。塑料激光焊接技术主要用于连接敏感性的塑料制品，例如 PCB 电路板、精密塑料零件电子感应器、真空塑料制品，以及无菌医疗器械等要求密封及洁净度高的塑料制品。塑料激光焊接的优点是：焊接速度快，适用于精密器件焊接；能产生真空密封结构，防水防尘；焊接牢固，能够制造出超过原材料强度的焊接缝；焊接过程中树脂降解少，热损坏和热变形小，无飞边，焊缝严密，没有残渣。目前已有的塑料激光焊接采用的是10.6μm 的CO2激光器、1064nm的Nd：YAG激光器的和808nm的半导体激光器。但是对于某些材料如聚合物， 对1μm或0.8μm的光吸收太少，而对10μm或紫外线（UV）的吸收太强， 1.645μm是更合适的激光波段。此外， 1.645μm属于人眼安全波长，相对其它波长对人眼更安全（视网膜安全）。1.645μm激光器的应用包括透明塑料焊接，塑料面板的嵌入式或多层打标以及精密的聚合物薄膜焊接和切割。许多塑料材料在可见光中本质上是透明的，在1μm左右也有很高的透射率，但是在1.6μm附近的波长却没有。比如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸酯（PC），环烯烃共聚物（COC）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），这四种不同类型的透明塑料透射光谱显示在1.645μm附近有很强的吸收峰，可以形成更好的焊接。
北京理工大学
2022-05-20