最新刊期
      2018年第39卷第6期

        材料合成及性能

      • K2SiF6:Mn4+荧光粉湿热环境下的劣化行为

        陈沙然, 邵起越, 董岩, 蒋建清
        2018, 39(6): 757-763. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0757
        摘要：研究了白光LED用K2SiF6：Mn4+红色荧光粉湿热环境下的发光性能劣化规律及机理。结果表明，环境中水汽的侵蚀可导致K2SiF6：Mn4+荧光粉发光性能劣化，且温度升高可加剧该劣化过程。85%湿度/70℃下处理6 h，K2SiF6：7%Mn4+荧光粉相对亮度降至初始值的25%。荧光粉中Mn4+含量越高，湿热条件下的性能劣化越显著。基于湿热处理前后荧光粉的XRD、表面形貌以及光学性能的对比分析，发现湿热环境下K2SiF6：Mn4+荧光粉的劣化主要是由于表面水汽侵蚀产物强吸收400~700 nm的可见光，降低荧光粉的激发效率以及再吸收荧光粉的发射光。水热后处理可使K2SiF6：Mn4+荧光粉颗粒尺寸增大，结晶性提高，从而显著改善其耐水性。85%湿度/70℃下处理6 h，水热后处理K2SiF6：7%Mn4+荧光粉的相对亮度仍可保持初始值的80%。

          
        关键词：K2SiF6:Mn4+;红色荧光粉;白光LED;劣化;耐水性   
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        更新时间：2020-08-12

      • 小尺寸NaLuF4:Yb3+/Tm3+纳米晶的生长及上转换发光

        李洋洋, 李大光, 张丹, 秦伟平
        2018, 39(6): 764-770. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0764
        摘要：为了详细地探究NaLuF4纳米晶的生长过程，利用自主研发的可以精确控制实验参数的自动纳米合成仪制备了不同系列的NaLuF4：Yb3+/Tm3+纳米材料。对不同反应温度下（285，295，305℃）制备的样品进行物相分析，发现随着反应时间的增加，NaLuF4纳米晶均遵循相似的生长规律，即α-相→α-相+β-相→均匀的β-相→聚集的β-相。在不同温度下，均有一个时间段可以获得小尺寸（小于50 nm）、单分散、粒径分布窄的纯β-NaLuF4纳米晶。另外，测试了不同温度下制备的β-NaLuF4：Yb3+/Tm3+纳米材料的上转换发射光谱，结果表明随着反应温度的升高，样品的发光先增强后减弱。出现这种光谱规律可能是受晶体尺寸和结晶性两方面因素的影响。此外，样品在紫外区的高阶多光子发光很强。例如，361 nm发射峰强度大约是800 nm发射峰强度的2倍。

          
        关键词：NaLuF4;生长过程;小尺寸;结晶性;上转换发光   
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        更新时间：2020-08-12

      • Eu3+掺杂的铌酸钠钾陶瓷的制备及性能研究

        王威, 万众, 伦蒙蒙, 邢志丰, 王银珍
        2018, 39(6): 771-776. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0771
        摘要：采用固相烧结法制备了Eu3+掺杂的铌酸钠钾（KNN）陶瓷。用X射线粉末衍射仪、荧光光谱测试仪和LCR精确阻抗测试仪等对其结构、发光性能和介电性能进行表征。XRD结果显示样品为钙钛矿结构。荧光分析结果表明，致密度对KNN陶瓷材料发光性能有一定的影响，Eu3+掺杂量是影响其发光性能的重要因素。其中掺杂Eu摩尔分数为4%的样品在930℃焙烧后其发光最强，在396 nm紫外光激发下，发射光谱最强峰在614 nm，对应于Eu3+的5D0-7F2电偶极跃迁。样品经3 kV/cm、110℃极化30 min后进行压电性能检测，结果表明提高Eu3+掺杂量以及陶瓷的致密度，可改善压电性能。其中掺杂4%Eu的KNN压电常数D33最大为98 pC/N，在1 kHz、100℃时，介电常数最小为217，介电损耗tanθ=0.199，且仍然保持较高的居里温度Tc=426℃。

          
        关键词：固相法;铌酸钠钾;发光性能;介电性能;压电陶瓷   
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        更新时间：2020-08-12

      • 工业级纳米绒面多晶硅太阳电池的制备及其性能研究

        邱小永, 赵庆国, 陆波, 何一峰, 李小飞, 张帅, 吕文辉
        2018, 39(6): 777-783. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0777
        摘要：基于产线工艺制备了纳米绒面多晶硅太阳电池，并表征其光电转换性能。研究结果表明：相对传统微米绒坑，纳米绒面能够提升多晶硅太阳电池的短路电流，相应的光电转换效率绝对值提升大于0.4%，产线均值光电转换效率超过了19.1%。结合漫反射光谱和外量子效率测试结果，改进的光电转换的原因归结为纳米绒面能够有效地诱捕短波和长波太阳光子，增强短波和长波太阳光响应。本研究证实纳米绒面多晶硅太阳电池可利用产线工艺制备且具有较高的光电转换效率，能够实现产业化。

          
        关键词：多晶硅太阳电池;纳米绒面;反应离子刻蚀;光电转换效率   
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        更新时间：2020-08-12

      • Na或Cu掺杂对Si/NiO异质结的光电性能影响

        李彤, 王铁钢, 范其香, 刘真真, 王雅欣, 赵新为
        2018, 39(6): 784-789. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0784
        摘要：利用磁控溅射方法制备了引入Na或Cu元素前后Si/NiO异质结。实验结果表明，Na元素引入后的Si/NiO：Na异质结的整流特性最佳。此时，Si/NiO：Na异质结光学透过率可以达到70%，这可能是由于Si/NiO：Na异质结的结晶质量较优、薄膜内缺陷少所致。Si/NiO：Na异质结I-V曲线的拟合结果显示界面态状态也会影响其整流特性。而Si/NiO和Si/NiO：Cu异质结都没能获得较好的整流特性，可能是薄膜内缺陷增多所致。这一结论得到了XRD、SEM、AFM和UV结果的支持。

          
        关键词：NiO;Na掺杂;Cu掺杂;异质结;整流特性   
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        更新时间：2020-08-12

      • 有机分子PTCDA在P型Si单晶(100)晶面的生长机理

        张旭, 张杰, 张福甲
        2018, 39(6): 790-794. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0790
        摘要：对PTCDA的分子结构及其化学键的形成进行了分析，并讨论了晶面指数（100）Si单晶的晶格结构。在此基础上，评述了PTCDA分子在P-Si单晶（100）晶面上生长的机理，并制备了样品PTCDA/P-Si（100）。利用XRD对样品测试得出，在P-Si（100）晶面上沉积的PTCDA薄膜中仅存在α物相。利用XPS对样品测试得出，在其界面层中PTCDA酸酐中的4个羟基O原子与C原子结合，其结合能为532.4 eV；苝核基团外围的8个C、H原子以共价键结合，其结合能为289.0 eV；在界面处，悬挂键上的Si原子与PTCDA酸酐中的C、O原子结合，形成C-Si-O键及C-Si键，构成了界面层的稳定结构。

          
        关键词：有机半导体材料PTCDA;P-Si(100)晶面;生长机理   
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        更新时间：2020-08-12

      • Zn1-xMgxO电子结构及光学性质的第一性原理GGA+U方法研究

        何旭, 武莉莉, 任胜强, 张静全, 都政
        2018, 39(6): 795-801. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0795
        摘要：Mg掺杂ZnO形成的固溶体Zn1-xMgxO（ZMO）（0 ≤ x ≤ 0.25）是一种带隙较宽、电子学性质可调控的半导体材料，在薄膜太阳电池及光电设备的透明电极等方面具有重要的应用价值。基于密度泛函理论下的第一性原理超软赝势方法，采用GGA+U计算了ZMO的电子结构和光学性质。计算结果表明，随着x值的增加，ZMO的禁带宽度由x=0时的3.32 eV增加到x=0.25时的3.78 eV；光吸收边及反射谱和能量损失谱均发生明显蓝移，峰值存在于紫外光区。计算结果与实验结论相符合。

          
        关键词：ZMO;第一性原理;电子结构;光学性质   
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        更新时间：2020-08-12

        器件制备及器件物理

      • 全光纤调Q激光器腔内脉宽压缩技术

        曹康, 秦文斌, 葛廷武, 吴迪, 贾冠男, 闫岸如, 曹银花, 王智勇
        2018, 39(6): 802-808. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0802
        摘要：为了压缩MOPA全光纤调Q激光器脉冲宽度，对谐振腔基本参数进行了研究。首先，根据速率方程理论推导出脉冲宽度的表达式，通过数值解建立表达式参数与脉冲宽度的关系。然后，分析增益光纤长度、腔镜输出透过率、Q开关性能等谐振腔基本参数对全光纤调Q种子源输出脉冲宽度的影响并通过实验来逐一验证结果。最后，通过优化的参数搭建全光纤调Q激光器，在重复频率为20 kHz时，得到脉冲宽度为54 ns、平均功率为0.86 W的种子激光输出。在重复频率为100 kHz时，对脉宽142 ns、平均功率为1.66 W的种子光进行预放大和功率主放大，最终得到平均功率120 W、脉宽180 ns、光谱宽度为0.67 nm的稳定脉冲激光输出。通过提升AOM性能、减小增益光纤长度等参数优化方式构建调Q光纤激光器，能有效压缩谐振腔内脉冲宽度。

          
        关键词：脉冲宽度;全光纤;调Q   
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        更新时间：2020-08-12

      • 中间层对三原色白光OLED的影响

        王培, 王振, 郑新, 柳菲, 陈爱, 谢嘉凤, 王玉婵
        2018, 39(6): 809-814. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0809
        摘要：基于ITO/NPB/TCTA/Ir（MDQ）2（acac）：TCTA/FIrpic：TmPyPb/Ir（ppy）3：TmPyPb/TmPyPb/LiF/Al结构的三原色白光器件，通过分别在蓝光与红光、绿光发光层界面处插入2 nm TCTA与2 nm TmPyPb中间层，研究了中间层的有无对器件性能的影响。结果表明，中间层的引入可以调整激子的分布，影响能量转移。具有双中间层的器件实现了高质量的白光发射，最大发光效率达到22.56 cd/A。

          
        关键词：有机发光二极管;中间层;三原色;能量转移   
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        更新时间：2020-08-12

      • CCD与CMOS像素传感器γ射线电离辐射响应特性对比研究

        徐守龙, 邹树梁, 黄有骏, 郭赞, 匡雅
        2018, 39(6): 815-822. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0815
        摘要：为了研究CCD与CMOS像素传感器对γ射线电离辐射的响应差异，对比研究了4类像素传感器的结构特点和辐射响应特性。通过辐射实验，对各传感器在不同辐射水平条件下的光子响应事件分布、平均灰度值以及典型光子响应事件进行研究。研究结果表明：光子响应程度均与辐射剂量率相关；CCD像素传感器的沟道传输方式使每列像元间的辐射响应更容易相互干扰；平均灰度值随剂量率的增大存在明显的梯度，各积分周期内输出信号灰度值围绕均值上下波动，CCD像素传感器输出信号灰度浮动范围较小；CMOS像素传感器各像元对光子的响应更加明显，CCD像素传感器各像元的响应信号易与相邻像元发生串扰；各类像素传感器典型辐射响应事件区域中发生光子响应的像元数量随剂量率的增大而增多，响应事件并非单个光子的行为，而是反映了多个光子在区域内同时沉积能量的过程。本研究为开发像素传感器的γ射线辐射探测技术和应用提供了重要的理论分析和实验数据支撑。

          
        关键词：互补金属氧化物半导体;电荷耦合元件;像素传感器;光子电离辐射;辐射响应特性   
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        更新时间：2020-08-12

      • 非晶铟镓锌氧薄膜晶体管钼/铜源漏电极的研究

        张磊, 刘国超, 董承远
        2018, 39(6): 823-829. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0823
        摘要：针对非晶铟镓锌氧薄膜晶体管（a-IGZO TFT）的钼/铜源漏电极开展研究。实验证明，单层Mo源漏电极与栅绝缘层之间的粘附性好、表面粗糙度较小、电阻率较大，而单层Cu源漏电极与栅绝缘层之间的结合性差且Cu原子扩散问题严重、表面粗糙度较大、电阻率较小。为了实现优势互补，我们设计了双层Mo（20 nm）/Cu（80 nm）源漏电极，并采用优化工艺制备了包含该电极结构的a-IGZO TFT。器件具有良好的电学特性，场效应迁移率为 8.33 cm2·V-1·s-1， 阈值电压为6.0 V，亚阈值摆幅为2.0 V/dec，开关比为 1.3×107，证明了双层Mo/Cu源漏电极的可行性和实用性。

          
        关键词：平板显示;非晶铟镓锌氧;薄膜晶体管;钼/铜电极;磁控溅射   
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        更新时间：2020-08-12

      • 基于LD双端面泵浦的Nd:YAG高效率倍频激光器

        范嗣强, 李麒麟, 路永乐
        2018, 39(6): 830-837. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0830
        摘要：报道了一种利用激光二极管（LD）双端面泵浦的Nd：YAG激光晶体，Cr4+：YAG晶体被动调Q，LBO临界相位匹配腔内倍频的高转换效率的绿光激光器。分析了双端面泵浦YAG激光器的热效应，实验中LD双端面泵浦，采用U型平行平面腔结构对Nd：YAG进行传导冷却。当总泵浦光为33.8 W时，得到被动调Q频率10 KHz、功率8.21 W的线偏振基频光输出。6.72 W的绿光输出的倍频效率为86%，输出光束为基模，M2为1.4。实验表明双端面泵浦YAG倍频激光器具有很高的转换效率。

          
        关键词：双端面泵浦;被动调Q;腔内倍频;部分偏振光;高效率   
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        更新时间：2020-08-12

      • 氢退火的BZO前电极对非晶硅薄膜太阳能电池性能的影响

        唐鹿, 薛飞, 郭鹏, 罗哲, 李旺, 李晓敏, 刘石勇
        2018, 39(6): 838-843. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0838
        摘要：采用低压化学气相沉积方法在玻璃衬底上制备了B掺杂的ZnO（BZO）薄膜，通过氢退火对BZO进行处理，然后作为前电极进行了非晶硅薄膜太阳能电池的制备及性能研究。结果表明：在氢气气氛下退火后，BZO薄膜的载流子浓度基本无变化，但Hall迁移率显著提高，这使得BZO薄膜的导电能力提高；当采用厚度较小、透光率较高的BZO薄膜进行氢退火后作为前电极结构时，非晶硅薄膜太阳能电池的短路电流密度提高0.3~0.4 mA/cm2，电池的转化效率提高0.2%。实验结果可为通过优化前电极结构来提高非晶硅薄膜太阳能电池转化效率提供一种简易的方法。

          
        关键词：BZO薄膜;前电极;透光率;非晶硅薄膜太阳能电池;转化效率   
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        更新时间：2020-08-12

      • 高光束质量垂直腔面发射激光器同相耦合阵列

        许坤, 付林杰, 钟发成, 杜银霄, 荀孟
        2018, 39(6): 844-849. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0844
        摘要：质子注入型面发射激光器相干耦合阵列能够实现同相模式的激射，但是由于制作过程中的工艺不均匀性引起单元间存在相位差，影响光束的质量。本文通过设计分离电极结构，使每个单元注入的电流得到分别的控制，实现了3单元三角排列阵列高光束质量同相耦合模式的激射。阵列远场发散角仅为3.4°，大约有25.6%的全部能量聚集在中心光斑。激射光谱的线宽为0.24 nm，边模抑制比为27 dB。该方法能够有效提高相干耦合阵列的光束质量，弥补制作工艺中引入的单元不均匀性，提高器件的可靠性和实用性。质子注入方法简单、成本低，能够成为制作高光束质量相干耦合阵列的一个重要方法。

          
        关键词：质子注入;垂直腔面发射激光器;同相耦合   
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        更新时间：2020-08-12

      • AuSn焊料组分对半导体激光器件性能的影响

        井红旗, 倪羽茜, 刘启坤, 仲莉, 孔金霞, 王鑫, 刘素平, 马骁宇
        2018, 39(6): 850-854. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0850
        摘要：为了提高半导体激光器件的可靠性，研究了AlN过渡热沉上AuSn焊料不同配比对半导体激光器器件性能的影响。利用MOCVD 生长975 nm芯片，通过对半导体激光器器件表面形貌、空洞、光谱特性、热阻特性以及寿命测试，Au组分比重低于72%的AlN过渡热沉封装器件表面颜色明显不同于组分相对较高的，空洞较多，平均波长红移约5 nm，在寿命试验中过早失效，最终得出AuSn焊料中Au组分比重最好大于72%，小于80%，才能保证封装器件焊接质量，为实际生产和使用提供了指导意义。

          
        关键词：AuSn焊料;半导体激光器;AlN过渡热沉;热阻   
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        更新时间：2020-08-12

        发光学应用及交叉前沿

      • 一种具有低折射率的高对比度光栅反射镜的设计

        谢检来, 郝永芹, 张家斌, 晏长岭, 马晓辉, 王志伟, 王霞
        2018, 39(6): 855-861. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0855
        摘要：设计并研究了一种工作于2 μm波段的GaSb基亚波长高对比度光栅反射镜，其具有低折射率光栅层结构。通过严格耦合波理论优化结构，以最大限度地满足VCSEL腔面反射镜对反射率带宽的要求。反射镜对2 μm波段的TM模式具有优良的反射效率，带宽与设计波长之比达15%（反射率R>99%），在反射率R>99.9%的部分Δλ/λ0>9.5%，带宽中心波长为2.003 μm，与此同时TE模的反射率不超过70.20%。该反射镜结构中几个参数的制作容差较大，且厚度低于1.1 μm，有利于在垂直腔面发射半导体激光器上的单片集成。

          
        关键词：亚波长光栅;反射镜;垂直腔面发射激光器;GaSb   
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        更新时间：2020-08-12

      • 基于有效集算法的大功率单色LED太阳光谱模拟仿真

        张玉宝, 董礼, 张国英
        2018, 39(6): 862-869. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0862
        摘要：利用单色LED实现对AM1.5标准太阳光谱可见光（380~780 nm）波段和标准光源CIE-D65的匹配，提出了通过有效集算法作为目标光谱的匹配算法，将Epitex公司的大功率单色LED的峰值波长和半高全宽数据作为有效集，并建立了一个数据库。将相关指数R2最大作为优化目标，通过MATLAB编程求解超定方程组的最小二乘解求出拟合所需要的单色LED的种类和数量。拟合AM1.5可见光的最佳组合中使用24种单色LED，相关指数R2高达0.850 2，拟合标准光源CIE-D65的最佳组合中使用25种单色LED，相关指数R2高达0.940 5。进行了增加LED和减少LED的优化实验。得出的结果对工程实践中单色LED拟合太阳光谱的研究提供了理论基础。

          
        关键词：AM1.5;单色LED;光谱拟合;最佳组合;相关指数   
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        更新时间：2020-08-12

      • 基于氮掺杂碳量子点/DNA自组装纳米探针检测鱼精蛋白

        武建露, 闫桂琴
        2018, 39(6): 870-876. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0870
        摘要：将柠檬酸置于单乙醇胺中，通过简单加热实现快速、大规模的合成氮掺杂荧光碳点。所得氮掺杂碳量子点被370 nm 的光激发后在458 nm 处有较强的荧光发射，最大吸收波长为365.085 nm。脱氧核糖核苷酸能增强该碳量子点的荧光且具有相关线性关系，因而制备了氮掺杂碳点与脱氧核糖核苷酸的杂交纳米复合物（纳米探针），并首次用于检测鱼精蛋白。在实验条件最佳情况下，该方法简便、选择性好，该分析方法的线性检测范围为1~10 μg·mL-1，检出限可达0.61 μg·mL-1。

          
        关键词：氮掺杂碳量子点;脱氧核糖核苷酸;纳米探针;鱼精蛋白   
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        更新时间：2020-08-12

      • 广范pH试纸的荧光pH传感特性及应用

        张巍巍, 赵小兵, 徐如辉
        2018, 39(6): 877-883. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0877
        摘要：对广范pH试纸在pH值2.2~12.5范围内的荧光特性及基于试纸荧光的pH传感系统进行了探索。检测了不同pH缓冲液中浸渍过并晾干的pH试纸的光致发光，并分析了试纸荧光光谱的谱峰频移以及谱带重心频移。实验结果表明，pH试纸的荧光在实验pH区间的变化有明确的规律性，其中在弱酸碱性的pH值（4.0~9.0）范围内，谱带重心λB随pH值近似线性变化，相应的经验传感方程为λB=603.8-4.09pH。以pH为7对应的荧光谱带重心作参考，其相对灵敏度为0.71%/pH，实验系统的pH分辨力约为0.4。用该实验系统实际测试了稀的尿素水溶液及自来水的pH值，与商用电化学式pH计的结果一致，验证了实验方法及传感系统的通用性、实用性。该实验为pH检测提供了一种较比色读数更加精确客观、成本低廉、数据可靠、样品可保存可追溯的传感方法及测试系统。该系统还可以弥补广范pH试纸不能准确测试弱酸弱碱的不足。

          
        关键词：pH试纸;发射谱;频移;荧光传感   
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        更新时间：2020-08-12

      • 光子晶体光纤结构与掺杂对受激布里渊散射快光的影响

        牛帅斌, 侯尚林, 雷景丽, 王道斌, 李晓晓
        2018, 39(6): 884-890. DOI: 10.3788/fgxb20183906.0884
        摘要：由受激布里渊散射三波耦合方程导出了在小信号条件下的快光时间提前量，通过全矢量有限元法模拟了光子晶体光纤占空比和GeO2掺杂质量分数对布里渊频移、时间提前量、脉冲展宽因子及脉冲形变的影响。结果表明，布里渊频移随着占空比和掺杂质量分数的增大而减小。在保持泵浦功率为20 mW和快光传输长度为10 m的条件下，时间提前量随着占空比的增大而增大，随着掺杂质量分数的增大而减小。脉冲展宽因子与时间提前量变化趋势相反。当占空比为0.8，Ge掺杂质量分数为18%时，能够实现快光时间提前量为29.7 ns，脉冲展宽因子为0.88。布里渊阈值随着占空比的增大而减小，随着掺杂质量分数的增大而增大。

          
        关键词：受激布里渊散射;光子晶体光纤;快光;GeO2掺杂   
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        更新时间：2020-08-12
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