1.先进光功能材料研究

1)TTA-UCL/CdS上转换光催化材料合成与性能研究

性能优异的光催化材料在治理海洋石油泄漏等污染具有广阔的应用前途。本实验设计和制备的PtDPA@SiO2材料，经氙灯激发可以吸收520nm至555nm绿光范围内的光进行上转换发光，上转换发射光谱的峰在405nm和425nm，且激发波长越短，上转换发射光谱强度越大。在PtDPA@SiO2表面可以均匀地原位沉积CdS纳米颗粒，并且可以在CdS上进一步光还原沉积纳米Pt颗粒（图1）。经CdS和Pt沉积后，上转换光催化剂在405nm至425nm范围内具有强烈的吸收作用，初步推测上转换发光对CdS具有一定的激发作用。

图1.PtDPA@SiO2的SEM、TEM照片和荧光发射光谱图

2)摩擦作用下稀土掺杂氧化物表面发光预警涂层的研究

机械磨擦损耗是海洋工程装备损耗的重要部分，而摩擦预警能有效地减小损失。本实验室提出了以三价稀土元素为发光体，通过双层辉光等离子表面合金化技术在常规耐磨渗层与基体之间建立一种多元稀土梯度共渗的光致发光层，通过不同发光中心在一定激发波长下的响应差异的互补以提高信号接受的可靠性，实现稀土元素的成分在硬质涂层中的梯度分布，随磨损深度加大，发光信号将随之变化，如图2所示，从而能实时感知磨损状况，通过测试分析磨损表面状态、波长与发光强度之间的关系，研究摩擦过程中温度、应力等因素对发光特性的影响规律，阐述摩擦过程中的发光机制，进而准确获得摩擦失效时的预警信号，为今后磨损部件的智能化监控提供研究基础。

图2.稀土梯度共渗的光致发光预警涂层(a)截面SEM形貌，(b)渗层中各成分含量的梯度分布(c)沿渗层方向的梯度发光光谱

3)双面光栅结构单层石墨烯的吸收增强调制

对于可用于舰艇隐身的电磁波吸波材料,我们首次提出了双光栅结构，如图18所示，该结构在选择合适参数的条件下，一方面表现出FP谐振腔性质，处在微腔中的石墨烯会与多次往返的电磁波发生共振作用，延长了电磁波与单层石墨烯的作用时间与作用路径，实现了100%的超强吸收。另一方面，由于引入了双光栅，增加了可用于吸收增强的调制参数，我们详细讨论了各个结构参数对吸收效果的影响，该结果发表在Plamonics期刊上。

图3.双面光栅结构用于增强单层石墨烯吸收结构及结果图

4)全内反射结构提高石墨烯对电磁波的吸收

针对现有可见光吸收技术存在的不足，我们提出了一种应用于单层石墨烯的高效率、低成本的可见光吸收增强方法，该项目可应用于高敏感度的海洋水色要高。通过在Kretschmann棱镜表面涂覆两层电介质薄膜结构（图4），能够使石墨烯与倏逝波充分相互作用，提高单层石墨烯的吸收效率，同时实现对单层石墨烯吸收特性的调控，拓展其在可调光谱选择性探测等领域的应用。自上而下依次是石墨烯层、玻璃片、光学透明层、棱镜。当入射光经过棱镜入射到光吸收增强结构上时，如果入射光入射角度大于全内反射临界角时在玻璃片和石墨烯界面处发生全内反射，此时石墨烯对光的吸收具有显著的增强和偏振依赖性。但是由于玻璃片的存在，在一定条件下，玻璃片薄层中的导波以倏逝场的形式与石墨烯相互作用，由于光场是沿波导传播的，而且在TE与TM偏振下均会存在波导模式，因此这种结构下不仅石墨烯与光的相互作用距离得到增强，而且光吸收增强不具有偏振依赖性。

图4.全内反射结构增强单层石墨烯吸收

2.先进海洋光学成像仪器及先进材料制备仪器研究

1)功率计标定系统研发

功率计标定系统是传递功率标准的关键装置，装置原理图如。该系统含有软件及硬件两个部分，目前硬件部分已经选型及购买完毕，软件部分基本完成，需要联合调试。本装置的开发有助于提高实际商业仪器的研发，促进实验室产学研合作。

图5.功率计标定系统原理图

2)小型快速加热高温炉研发

高温管式炉是实验室常用的一种设备，一般市场上的高温炉都造价高、占地大。而实验室用的高温试验用炉因为样品尺寸小，炉膛尺寸也不需要很大，加热功率不需很高，因此可以专门针对实验室用设计一种快速加热的小型高温管式炉，本项目设计的管式炉（图6）启动快，升温迅速，工作效率高并且成本低于市场价格。既可以作为高温冶炼实验用炉，也可以用于教学使用，供学生学习冶炼方面的基本知识原理。

图6. 小型快速加热高温管式炉