超快激光隔离器 - 产品信息 - 相关知识

2025-01-10 10:52:21超快激光隔离器: 超快激光隔离器是一种用于保护激光系统免受反射光干扰的重要光学器件。它利用偏振和磁光效应，只允许单向光通过，有效隔离反射回来的激光，避免激光系统内部的反射光对激光器造成损害。超快激光隔离器具有响应时间快、隔离度高、插入损耗低等特点，特别适用于高功率、超短脉冲激光系统。它在激光加工、科研实验、光学测量等领域有广泛应用，是确保激光系统稳定运行的关键组件。

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2023-05-18 16:59:34全共线多功能超快光谱仪与高精度激光扫描显微镜，二维材料与超快: 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT MONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜，突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起，以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号，真正实现一套设备、一束激光、多种功能。图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测，还可以兼容瞬态吸收光谱（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计，使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜（NESSIE）联用，实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验，系统软件可自动调控参数，光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数：高精度激光扫描显微镜NESSIE MONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品，在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器，物镜高度最多可变化5英寸，大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能，可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起，也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE 高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束，输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束，这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移，因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a）用相机测量的白光图像。b）用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器（5mW激光输出）进行激光扫描线性反射率测量。c）同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷 BIGFOOT+NESSIE应用案例：1. 高精度激光扫描显微镜用于材料表征美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频（FWM）技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应，利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明，提取材料参数，如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布，比目前普遍的技术，包括白光显微镜和线性微反射光谱学，可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。图4. (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图，在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线【参考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022). 2.二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究过渡金属二卤代化合物（TMDs）是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中，去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中，耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常，TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现，这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS），阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变，并确定了量子信息的应用前景。此外，课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化，但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。图5. （a）hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。（b）MoSe2/WSe2异质结构在图（a）中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。（c）图（b）中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。（d）MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。（e）MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。（f）所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量【参考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022) 3. 掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时，就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制： (i)吸引极化子（AP）分支与配对现象有关，跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中，许多关于其性质的问题和争论仍然存在。黄迪教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加，吸引极化子的量子退相保持不变，表明准粒子稳定，而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学对于理解导致其形成的成对和磁不稳定性至关重要。图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱【参考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)

2023-05-26 11:43:55全共线多功能超快光谱仪与高精度激光扫描显微镜，二维材料与超快光学实验必备！: 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOTMONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜，突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起，以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号，真正实现一套设备、一束激光、多种功能。图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测，还可以兼容瞬态吸收光谱（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计，使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜（NESSIE）联用，实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验，系统软件可自动调控参数，光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数：若您对设备有任何问题，欢迎扫码咨询！高精度激光扫描显微镜NESSIEMONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品，在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器，物镜高度最多可变化5英寸，大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能，可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起，也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束，输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束，这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移，因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a）用相机测量的白光图像。b）用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器（5mW激光输出）进行激光扫描线性反射率测量。c）同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷若您对设备有任何问题，欢迎扫码咨询！BIGFOOT+NESSIE应用案例：01高精度激光扫描显微镜用于材料表征美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频（FWM）技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应，利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明，提取材料参数，如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布，比目前普遍的技术，包括白光显微镜和线性微反射光谱学，可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。图4. (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图，在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线【参考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022).02二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究过渡金属二卤代化合物（TMDs）是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中，去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中，耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常，TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现，这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS），阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变，并确定了量子信息的应用前景。此外，课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化，但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。图5. （a）hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。（b）MoSe2/WSe2异质结构在图（a）中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。（c）图（b）中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。（d）MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。（e）MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。（f）所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量【参考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022)03掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时，就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制：(i)吸引极化子（AP）分支与配对现象有关，跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中，许多关于其性质的问题和争论仍然存在。美国德克萨斯大学奥斯汀分校李晓勤教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加，吸引极化子的量子退相保持不变，表明准粒子稳定，而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学研究对于理解导致其形成的配对和磁不稳定性至关重要。图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱【参考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)若您对设备有任何问题，欢迎扫码咨询！

2022-11-29 10:21:21动力电池应用 | 超快充(XFC)要求及开发策略: 近来，尽管动力电池快充技术在快速发展，但充电时间，效率和寿命焦虑依然是全球范围内使用电动车的主要焦虑。锂离子电池以高能量密度和长寿命成为电动车的主要能源。当前，有几种方式来控制快充条件下的电池健康状态。本文提出了充电协议的清晰分类，将快充协议分为功率管理协议，依赖于对电流，电压和电池温度控制的热管理协议，以及依赖于锂离子电池材料物理修饰和化学结构的材料层面的充电协议。并分析了每种快充协议的要求，优势和劣势。Fig 1 电动汽车(EV)研究路线图锂离子电池不同层级对快充的影响材料-电极-电池层级对快充的影响锂离子电池快充协议快充协议的目的是降低充电时间，优化效率和循环寿命，降低充电损失。消除大倍率充电和深度放电所导致的活性物质损失，电极表面的SEI膜重整，内部温度变化和减小容量损失。Fig 2 锂离子电池主要快充充电协议类型Fig 3主要快充协议的优势及劣势恒电流恒电位充电协议CC-CV 作为传统的充电协议，其示意图如Fig 4 所示，即恒电流充到指定电位后，在截止电压下持续恒压充电至电流降低为0.1C 或0.01 C。CC-CV的主要问题是充电时间较长，且CV恒压过程会导致电池内部发生化学反应。Fig 4 恒电流-恒电位充电(CC-CV)示意图多步恒电流(MCC) 充电协议种类Fig 5 多步恒电流(MCC) 充电协议种类(a) 充电电流多步变换(b) 混合技术(HT) (c) 条件随机变化技术 (CRT)(d) 多步恒电流超快充技术 (ML MCC-CV)MCC充电协议是通过多步的变换的恒电流进行充电，作为目前最具潜力的超快充技术，有利于缩短充电时间，同时降低电池的衰减和能量损失，并提高效率，降低产生的热，避免析锂和过充等，但是，MCC充电协议需要对电池内部的电路进行全面准确评估后才能有效进行开发。因此，MCC的开发需要直流和交流阻抗技术组合使用。热管理协议Fig 6 热管理协议恒温-恒压充电协议示意图热管理充电协议依赖于对环境温度和电池温度的控制，温度作为影响电池老化非常重要的因素, 一种新的快充协议基于恒温很恒压(CT-CV) 如Fig 所示。CTCV基于施加2C电流，然后电流指数衰减至1C ,当电压到达4.2V时，电流开始衰减至0.1C。为了维持温度恒定，采用PID进行温度控制。脉冲电流充电协议(PCC)Fig 7 脉冲充电电流示意图Fig 8 脉冲电流充电协议(a) 标准协议-固定占空比(b) 标准协议-变化占空比(c) 标准协议-衰减电流(d) 标准协议高-低电流变化(e) 不同的电压脉冲PCC 协议依赖于控制负载的循环，频率和充电脉冲的幅值等，PCC有利于缩短充电时间，低温条件下加热电池，抑制锂析出，增加功率转换，有利于消除浓差极化。缺点是控制器要求极其复杂，难度很高。结论经过以上分析，功率控制协议，由于充电时间短，发热量低，效率高，避免锂析出等优势，成为目前锂离子电池快充最具潜力的方法之一，由于其波形的复杂性，对于温度的监测，析锂的有效评价等以及锂离子电池内部等效电路的全面分析，对于所使用的开发设备提出巨大挑战。多步电流法及脉冲电流快充协议，测试设备需要具备以下能力。参考文献1. A Review of Various Fast Charging Power and Thermal Protocols for Electric Vehicles Represented by Lithium-Ion Battery Systems,Future Transp. 2022, 2, 281–299.https://doi.org/10.3390/futuretransp20100152. Detection of Lithium Plating in Li-Ion Cell Anodes Using Realistic Automotive Fast-Charge Profiles, Batteries 2021, 7, 463. Fast Charging of Lithium-Ion Batteries: A Review of Materials Aspects, Adv. Energy Mater.2021, 11, 2101126, DOI: 10.1002/aenm.202101126

2022-11-29 10:31:15超快充(XFC)应用 | 三电极动态EIS解锁电荷转移限制: 以锂离子电池作为动力的电动车的充电时间，极大的限制了电动车的发展。因此，寄希望于极速快充（XFC）能够在10-15分钟内实现充电0-80% SOC。由于离子传输的限制和析锂的风险，这对目前采用石墨（Gr）基负极和过渡金属氧化物正极的锂离子电池（LIBs）提出了巨大的挑战。通常认为，充电过程涉及正负极材料或电解质中的离子传输，和固液界面的电荷传输。同时大量的文献认为，离子在充满电解质的电极孔隙或电极颗粒内部的扩散是快速充电过程中的限速步骤，特别是在较高负载（>3 mAh cm-2）的高比能量锂离子电池。但难以直接观测界面结构和离子传输机制，因此很难监测跨越电极-电解质界面的电荷转移。基于以上问题，清华大学张强教授团队，采用纽扣电池三电极体系，利用输力强1470E/1455辅助分压，进行了动态EIS及同步正负极阻抗监测，结果表明，快速的电荷转移速率对于实现不同尺寸材料的高比能量非常重要，这使得对之前传质过程是快充主要速率限制的假设产生了新的认识。Fig 1 . 纽扣电池中的三电极示意图A) 锂参比电极是通过在铜线尖端附加一小片锂箔制成的B) 纽扣三电极由工作电极，Li参比电极，两层隔膜，锂片做对电极构成三明治结构 Fig 2 动态EIS用于研究电极界面动力学A) 动态交流阻抗(DEIS)的电压和电流曲线B) 由DEIS获得的典型Nyquist曲线，石墨负极对参比和NCA正极对参比，等效电路分别进行拟合Fig3 NAC正极在充电过程中不同SoC下的NCA曲线。直流电流为0.3C，GEIS电流扰动为0.03C然而，除了以前专注于单电极的研究，围绕着界面电荷转移是否决定了锂离子全电池的快速充电能力，如果是限制步骤，那是如何限制的，仍然然存在很大争议。因此，三电极动态EIS提供了一种有效的思路。Fig 4 石墨负极在充电过程中不同SoC下，动态GEIS测试 DC电流0.25 C ，交流振幅为0.025 C.结论使用动态交流阻抗(DEIS)对三电极中正负极电荷转移动力学进行了量化，不同于传统稳态EIS, DEIS结合三电极可以独立提取电池中正极或者负极的反应动力学。此外，在不同的电解质条件下，EC/DMC LiPF6(20.6 Ohm)与 EC/DMC LiTFSI （9.3Ohm）相比，NCA在不同的SoC下Rct减半。通过改进的电解质，FEC/DMC LiPF6，加速了锂离子的去溶剂化，在快充条件下表现出更小的极化。参考文献1. Unlocking Charge Transfer Limitations for Extreme Fast Charging of Li-Ion Batteries,Angewandte Chemie International Edition ( IF 16.823 ) Pub Date : 2022-11-16 , DOI: 10.1002/anie.202214828, Yu-Xing Yao, Xiang Chen, Nan Yao, Jin-Hui Gao, Gang Xu, Jun-Fan Ding, Chun-Liang Song, Wen-Long Cai, Chong Yan, Qiang Zhang

2022-11-24 10:56:21超快充(XFC)应用 | 三电极动态EIS解锁电荷转移限制: 以锂离子电池作为动力的电动车的充电时间，极大的限制了电动车的发展。因此，寄希望于极速快充（XFC）能够在10-15分钟内实现充电0-80% SOC。由于离子传输的限制和析锂的风险，这对目前采用石墨（Gr）基负极和过渡金属氧化物正极的锂离子电池（LIBs）提出了巨大的挑战。通常认为，充电过程涉及正负极材料或电解质中的离子传输，和固液界面的电荷传输。同时大量的文献认为，离子在充满电解质的电极孔隙或电极颗粒内部的扩散是快速充电过程中的限速步骤，特别是在较高负载（>3 mAh cm-2）的高比能量锂离子电池。但难以直接观测界面结构和离子传输机制，因此很难监测跨越电极-电解质界面的电荷转移。基于以上问题，清华大学张强教授团队，采用纽扣电池三电极体系，利用输力强1470E/1455辅助分压，进行了动态EIS及同步正负极阻抗监测，结果表明，快速的电荷转移速率对于实现不同尺寸材料的高比能量非常重要，这使得对之前传质过程是快充主要速率限制的假设产生了新的认识。Fig 1 . 纽扣电池中的三电极示意图A) 锂参比电极是通过在铜线尖端附加一小片锂箔制成的B) 纽扣三电极由工作电极，Li参比电极，两层隔膜，锂片做对电极构成三明治结构Fig 2 动态EIS用于研究电极界面动力学A) 动态交流阻抗(DEIS)的电压和电流曲线B) 由DEIS获得的典型Nyquist曲线，石墨负极对参比和NCA正极对参比，等效电路分别进行拟合Fig3 NAC正极在充电过程中不同SoC下的NCA曲线。直流电流为0.3C，GEIS电流扰动为0.03C然而，除了以前专注于单电极的研究，围绕着界面电荷转移是否决定了锂离子全电池的快速充电能力，如果是限制步骤，那是如何限制的，仍然然存在很大争议。因此，三电极动态EIS提供了一种有效的思路。Fig 4 石墨负极在充电过程中不同SoC下，动态GEIS测试 DC电流0.25 C ，交流振幅为0.025 C.结论使用动态交流阻抗(DEIS)对三电极中正负极电荷转移动力学进行了量化，不同于传统稳态EIS, DEIS结合三电极可以独立提取电池中正极或者负极的反应动力学。此外，在不同的电解质条件下，EC/DMC LiPF6(20.6 Ohm)与 EC/DMC LiTFSI （9.3Ohm）相比，NCA在不同的SoC下Rct减半。通过改进的电解质，FEC/DMC LiPF6，加速了锂离子的去溶剂化，在快充条件下表现出更小的极化。参考文献1. Unlocking Charge Transfer Limitations for Extreme Fast Charging of Li-Ion Batteries,Angewandte Chemie International Edition ( IF 16.823 ) Pub Date : 2022-11-16 , DOI: 10.1002/anie.202214828, Yu-Xing Yao, Xiang Chen, Nan Yao, Jin-Hui Gao, Gang Xu, Jun-Fan Ding, Chun-Liang Song, Wen-Long Cai, Chong Yan, Qiang Zhang

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