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2026, 38: 019001.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250019
2026, 38: 013001.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250455
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250410
摘要:
极化正电子束是前沿科学研究所需的重要探针。利用强激光场中非线性Breit-Wheeler散射产生极化正电子是近年来备受关注的新方案。探究该过程中激光与伽马光子参数对正电子最终极化状态的调控机理。在强场量子电动力学理论框架下，完整保留了所有粒子的自旋极化自由度，并精确纳入了平面波激光场的有限脉冲包络结构。计算表明：当激光与高能伽马光子皆为线偏振时，产生的正电子极化度为零；当驱动激光和伽马光子有一个为圆偏振时，正电子极化由圆偏振光主导，并随激光强度增强或伽马光子能量增加而下降，线偏振光的影响很小；当激光与伽马光子均为圆偏振时，高能正电子的极化由伽马光子主导，而低能正电子的极化则由二者共同决定，且激光强度的调控作用尤为显著。揭示了激光强度和伽马光子能量等关键因素对极化正电子产生的影响机理，为未来利用强激光与高能伽马光对撞产生高品质极化正电子束的实验方案提供了关键理论依据。
极化正电子束是前沿科学研究所需的重要探针。利用强激光场中非线性Breit-Wheeler散射产生极化正电子是近年来备受关注的新方案。探究该过程中激光与伽马光子参数对正电子最终极化状态的调控机理。在强场量子电动力学理论框架下，完整保留了所有粒子的自旋极化自由度，并精确纳入了平面波激光场的有限脉冲包络结构。计算表明：当激光与高能伽马光子皆为线偏振时，产生的正电子极化度为零；当驱动激光和伽马光子有一个为圆偏振时，正电子极化由圆偏振光主导，并随激光强度增强或伽马光子能量增加而下降，线偏振光的影响很小；当激光与伽马光子均为圆偏振时，高能正电子的极化由伽马光子主导，而低能正电子的极化则由二者共同决定，且激光强度的调控作用尤为显著。揭示了激光强度和伽马光子能量等关键因素对极化正电子产生的影响机理，为未来利用强激光与高能伽马光对撞产生高品质极化正电子束的实验方案提供了关键理论依据。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250395
摘要:
Al2O3陶瓷在电真空器件中常被用来作为绝缘部件，但在高电压加载下，其表面由于电荷积累容易产生沿面闪络现象，严重降低了整个器件的绝缘性能，影响器件的正常运行，因此，提升Al2O3陶瓷的真空绝缘性能具有十分重要的意义。本研究在Al2O3陶瓷表面制备了Cr2O3基涂层，并系统性地研究了涂层中的玻璃相对涂层陶瓷相结构、表面形貌、二次电子发射系数、表面电阻率和真空绝缘性能的影响。结果表明：陶瓷基体中的Al元素在高温下会向涂层中进行迁移。随着玻璃相含量的提高，涂层中的Cr2O3相含量逐渐降低直至完全消失，使其全部与陶瓷基体反应形成Al2-xCrxO3 (0＜x＜2)、Mg(Al2-yCry)O4 (0＜y＜2)及少量的ZnAl2O4和(Na,Ca)Al(Si,Al)3O8。涂层可以提高陶瓷表面晶粒均匀性和致密度，但玻璃相含量的变化对其微观形貌影响较小。Cr2O3涂层可以降低Al2O3陶瓷的二次电子发射系数和表面电阻率，这使得所有配方涂层陶瓷的真空绝缘性能均优于Al2O3陶瓷。随着涂层中玻璃相含量的增大，涂层陶瓷的二次电子发射系数和表面电阻率也逐渐增大。当玻璃相质量分数为20%时，涂层陶瓷绝缘性能最佳，其真空沿面耐压强度达到119.63 kV/cm。
Al2O3陶瓷在电真空器件中常被用来作为绝缘部件，但在高电压加载下，其表面由于电荷积累容易产生沿面闪络现象，严重降低了整个器件的绝缘性能，影响器件的正常运行，因此，提升Al2O3陶瓷的真空绝缘性能具有十分重要的意义。本研究在Al2O3陶瓷表面制备了Cr2O3基涂层，并系统性地研究了涂层中的玻璃相对涂层陶瓷相结构、表面形貌、二次电子发射系数、表面电阻率和真空绝缘性能的影响。结果表明：陶瓷基体中的Al元素在高温下会向涂层中进行迁移。随着玻璃相含量的提高，涂层中的Cr2O3相含量逐渐降低直至完全消失，使其全部与陶瓷基体反应形成Al2-xCrxO3 (0＜x＜2)、Mg(Al2-yCry)O4 (0＜y＜2)及少量的ZnAl2O4和(Na,Ca)Al(Si,Al)3O8。涂层可以提高陶瓷表面晶粒均匀性和致密度，但玻璃相含量的变化对其微观形貌影响较小。Cr2O3涂层可以降低Al2O3陶瓷的二次电子发射系数和表面电阻率，这使得所有配方涂层陶瓷的真空绝缘性能均优于Al2O3陶瓷。随着涂层中玻璃相含量的增大，涂层陶瓷的二次电子发射系数和表面电阻率也逐渐增大。当玻璃相质量分数为20%时，涂层陶瓷绝缘性能最佳，其真空沿面耐压强度达到119.63 kV/cm。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250444
摘要:
随着高功率脉冲技术向实际应用的快速发展，对高压气体开关自击穿稳定性提出更高要求。提出了一种辅助环形刀刃调控初始电子、环形半球导通主电流的预电离阴极开关思路。设计出一种300 kV级预电离环形阴极气体开关，当开关间距为35 mm时，预电离开关刀刃处场增强因子设计为6.2，与半球处场增强因子之比为3.2。开展了数十微秒脉冲作用下开关击穿特性实验研究，结果显示，当氮气压力为0.5 MPa、重复频率为1 Hz时，预电离气体开关平均击穿电压为322.5 kV，幅值抖动为0.44%；相比纯环形半球开关，预电离气体开关击穿电压下降17.6%，幅值抖动下降82%。实验研究表明该预电离气体开关在高电压低抖动方面优势明显。
随着高功率脉冲技术向实际应用的快速发展，对高压气体开关自击穿稳定性提出更高要求。提出了一种辅助环形刀刃调控初始电子、环形半球导通主电流的预电离阴极开关思路。设计出一种300 kV级预电离环形阴极气体开关，当开关间距为35 mm时，预电离开关刀刃处场增强因子设计为6.2，与半球处场增强因子之比为3.2。开展了数十微秒脉冲作用下开关击穿特性实验研究，结果显示，当氮气压力为0.5 MPa、重复频率为1 Hz时，预电离气体开关平均击穿电压为322.5 kV，幅值抖动为0.44%；相比纯环形半球开关，预电离气体开关击穿电压下降17.6%，幅值抖动下降82%。实验研究表明该预电离气体开关在高电压低抖动方面优势明显。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250414
摘要:
W波段是重要的窗口频段，在高容量通信、高分辨率成像和高精度探测等毫米波领域具有重要前沿应用价值。针对新一代W波段固态高集成收发机系统的应用需求，提出一款低损耗、低阶数、易加工的波导型准椭圆带通滤波器。该滤波器基于2个混合高阶谐振腔，结合偏移磁耦合方法，实现带两个传输零点的4阶准椭圆响应，带外抑制性能良好。主要内容包括：W波段混合高阶模滤波器的结构拓扑设计；混合谐振模式（TE201/TE102和TE301/TE102）与传输零点产生机理与独立性分析；错位偏移磁耦合结构特征；滤波器整体性能优化及其H面分裂式CNC加工等。实测结果表明，该滤波器的有效通带为91.5 GHz至98 GHz，3 dB相对带宽为7%，带内插入损耗低至0.4 dB，回波损耗优于15 dB。除高频边带有少量偏移外，实测结果与仿真结果高度一致，验证了该器件的易加工、易集成与易频率拓展等特点。
W波段是重要的窗口频段，在高容量通信、高分辨率成像和高精度探测等毫米波领域具有重要前沿应用价值。针对新一代W波段固态高集成收发机系统的应用需求，提出一款低损耗、低阶数、易加工的波导型准椭圆带通滤波器。该滤波器基于2个混合高阶谐振腔，结合偏移磁耦合方法，实现带两个传输零点的4阶准椭圆响应，带外抑制性能良好。主要内容包括：W波段混合高阶模滤波器的结构拓扑设计；混合谐振模式（TE201/TE102和TE301/TE102）与传输零点产生机理与独立性分析；错位偏移磁耦合结构特征；滤波器整体性能优化及其H面分裂式CNC加工等。实测结果表明，该滤波器的有效通带为91.5 GHz至98 GHz，3 dB相对带宽为7%，带内插入损耗低至0.4 dB，回波损耗优于15 dB。除高频边带有少量偏移外，实测结果与仿真结果高度一致，验证了该器件的易加工、易集成与易频率拓展等特点。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250419
摘要:
Yb(TMHD)3是高增益掺镱石英光纤不可替代的气相掺杂前驱体，其Yb含量直接决定光纤性能。传统重量检测法周期长达6 h，无法满足光纤预制棒在线工艺调整的时效需求。为了提高生产效率，建立了一种“硝酸-双氧水敞口消解-EDTA络合滴定”的方法在六次甲基四胺缓冲体系（pH=5～6）中，以二甲酚橙（XO）为指示剂，用EDTA标准液与Yb3+按1∶1摩尔比络合滴定，终点由玫瑰红突变为亮黄色，变色敏锐、重现性好。系统研究了Yb(TMHD)3消解方法、缓冲液六次甲基四胺pH对镱测定的影响因素，确定了最优条件。方法平均回收率在98.2%～100.2%之间，精密度RSD(n=11)≤0.5%。Yb(TMHD)3实际样品测定结果与重量法对照偏差＜0.3%，单样检测时间由6 h缩短至15 min。该方法准确、精密、简便、成本低，可直接部署于生产现场，实现Yb(TMHD)3中Yb含量的快速检测，为掺镱光纤预制棒的工艺实时优化与质量稳定提供了可靠的技术支撑。
Yb(TMHD)3是高增益掺镱石英光纤不可替代的气相掺杂前驱体，其Yb含量直接决定光纤性能。传统重量检测法周期长达6 h，无法满足光纤预制棒在线工艺调整的时效需求。为了提高生产效率，建立了一种“硝酸-双氧水敞口消解-EDTA络合滴定”的方法在六次甲基四胺缓冲体系（pH=5～6）中，以二甲酚橙（XO）为指示剂，用EDTA标准液与Yb3+按1∶1摩尔比络合滴定，终点由玫瑰红突变为亮黄色，变色敏锐、重现性好。系统研究了Yb(TMHD)3消解方法、缓冲液六次甲基四胺pH对镱测定的影响因素，确定了最优条件。方法平均回收率在98.2%～100.2%之间，精密度RSD(n=11)≤0.5%。Yb(TMHD)3实际样品测定结果与重量法对照偏差＜0.3%，单样检测时间由6 h缩短至15 min。该方法准确、精密、简便、成本低，可直接部署于生产现场，实现Yb(TMHD)3中Yb含量的快速检测，为掺镱光纤预制棒的工艺实时优化与质量稳定提供了可靠的技术支撑。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250314
摘要:
高功率光纤激光仿真技术可在研发阶段有效降低实验成本、缩短开发周期，并优化激光器性能参数，对推动高功率光纤激光器在工业加工、国防、科研、医疗设备等领域的应用具有重要意义。重点介绍了国内外典型高功率光纤激光器仿真软件的研究进展，研究了其功能特点、和应用场景等有关情况，总结了高功率光纤激光建模仿真的研究特点，对高功率光纤激光建模仿真软件如何有效验证和可靠应用进行了思考，并对高功率光纤激光仿真软件下一步的发展方向进行展望，可为相关行业仿真软件研发提供借鉴。
高功率光纤激光仿真技术可在研发阶段有效降低实验成本、缩短开发周期，并优化激光器性能参数，对推动高功率光纤激光器在工业加工、国防、科研、医疗设备等领域的应用具有重要意义。重点介绍了国内外典型高功率光纤激光器仿真软件的研究进展，研究了其功能特点、和应用场景等有关情况，总结了高功率光纤激光建模仿真的研究特点，对高功率光纤激光建模仿真软件如何有效验证和可靠应用进行了思考，并对高功率光纤激光仿真软件下一步的发展方向进行展望，可为相关行业仿真软件研发提供借鉴。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250079
摘要:
研制了一套同轴结构的脉冲强磁场设备用于和高功率激光装置相配合开展磁化激光等离子体实验。除磁场线圈外，整个设备全部采用同轴结构以降低电感和抑制电磁辐射，同时在整个设备外加屏蔽层来抑制电磁辐射；传输线部分使用多根长度约3 m的软同轴电缆并联的方式连接电容器和靶室上的刚性传输线。在40 kV脉冲充电电压时，使用直径12 mm的三匝磁场线圈作为负载，产生了峰值电流105 kA、上升时间1.2 μs、平顶宽度1.4 μs的放电脉冲，在线圈中心产生了22 T的强磁场。与课题组之前的脉冲强磁场设备相比，此设备除了可以产生更大的电流和更强的磁场外，自由空间电磁辐射和真空靶室上的电位抖动明显降低。软同轴电缆并联的传输线设计可以适应各种靶场环境、增加了使用灵活性。
研制了一套同轴结构的脉冲强磁场设备用于和高功率激光装置相配合开展磁化激光等离子体实验。除磁场线圈外，整个设备全部采用同轴结构以降低电感和抑制电磁辐射，同时在整个设备外加屏蔽层来抑制电磁辐射；传输线部分使用多根长度约3 m的软同轴电缆并联的方式连接电容器和靶室上的刚性传输线。在40 kV脉冲充电电压时，使用直径12 mm的三匝磁场线圈作为负载，产生了峰值电流105 kA、上升时间1.2 μs、平顶宽度1.4 μs的放电脉冲，在线圈中心产生了22 T的强磁场。与课题组之前的脉冲强磁场设备相比，此设备除了可以产生更大的电流和更强的磁场外，自由空间电磁辐射和真空靶室上的电位抖动明显降低。软同轴电缆并联的传输线设计可以适应各种靶场环境、增加了使用灵活性。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250390
摘要:
综述了等离子体物理全国重点实验室“星光”超短超强脉冲激光实验平台的发展历程与现状。目前，平台包括星光III装置与SILEX-II装置。面向惯性约束聚变（ICF）、高能量密度物理（HEDP）、极端条件下的物质特性等研究开放，提供极端状态产生、“泵浦-探测”等关键实验能力。重点介绍了星光III装置和SILEX-II装置的系统构成与关键技术。星光III装置可实现纳秒、皮秒、飞秒三种脉宽激光的高精度同步输出；SILEX-II装置采用全OPCPA架构，可实现高对比度、拍瓦级峰值功率飞秒激光脉冲。最后，展示了“星光”平台上开展的多束激光协同的代表性实验。
综述了等离子体物理全国重点实验室“星光”超短超强脉冲激光实验平台的发展历程与现状。目前，平台包括星光III装置与SILEX-II装置。面向惯性约束聚变（ICF）、高能量密度物理（HEDP）、极端条件下的物质特性等研究开放，提供极端状态产生、“泵浦-探测”等关键实验能力。重点介绍了星光III装置和SILEX-II装置的系统构成与关键技术。星光III装置可实现纳秒、皮秒、飞秒三种脉宽激光的高精度同步输出；SILEX-II装置采用全OPCPA架构，可实现高对比度、拍瓦级峰值功率飞秒激光脉冲。最后，展示了“星光”平台上开展的多束激光协同的代表性实验。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250403
摘要:
在惯性约束聚变（ICF）实验中，可通过在低密度聚合物泡沫中引入氯、氩、锗、铜等元素来调控辐射不透明度、改善流体力学稳定性及实现温度、密度示踪诊断。本文综述了掺杂聚合物泡沫的制备研究现状，分析了当前掺杂过程中存在的问题，并展望了未来面向高重复频率、高掺杂精度需求的技术发展趋势。该综述可为ICF实验靶材料的设计与制备提供参考。
在惯性约束聚变（ICF）实验中，可通过在低密度聚合物泡沫中引入氯、氩、锗、铜等元素来调控辐射不透明度、改善流体力学稳定性及实现温度、密度示踪诊断。本文综述了掺杂聚合物泡沫的制备研究现状，分析了当前掺杂过程中存在的问题，并展望了未来面向高重复频率、高掺杂精度需求的技术发展趋势。该综述可为ICF实验靶材料的设计与制备提供参考。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250282
摘要:
为实现PET医用小型回旋加速器的自主研发，中国原子能科学研究院开展了9.5 MeV超紧凑型回旋加速器的设计与研究。为满足对加速器束流的稳定加速，研制了基于全数字硬件平台的高频低电平控制算法，为提升控制精度，增加反馈速率，设计了高速DDC下变频解调系统，针对于数字下变频后IQ序列分布于任意象限的问题，设计了一种创新的象限预处理模块，以拓展其在全平面坐标系的适用性。为实现自动频率补偿，设计并实现基于位置式PID的调谐环，集成了自适应限位保护机制和实时调谐检测功能，并支持一键启动调谐。利用构建的高可靠性的跨时钟域数据通路，为幅度环调节激励信号幅值提供精度与稳定性保障。通过自闭环测试，验证了解调算法的可靠性，在与加速器联合调试中，稳定引出内靶束流100 μA，腔压幅度稳定度为0.047%（RMSE），失谐角保持在0.46°（RMSE），充分验证了系统的稳定性和可靠性，满足了加速器对低电平控制系统的需求。
为实现PET医用小型回旋加速器的自主研发，中国原子能科学研究院开展了9.5 MeV超紧凑型回旋加速器的设计与研究。为满足对加速器束流的稳定加速，研制了基于全数字硬件平台的高频低电平控制算法，为提升控制精度，增加反馈速率，设计了高速DDC下变频解调系统，针对于数字下变频后IQ序列分布于任意象限的问题，设计了一种创新的象限预处理模块，以拓展其在全平面坐标系的适用性。为实现自动频率补偿，设计并实现基于位置式PID的调谐环，集成了自适应限位保护机制和实时调谐检测功能，并支持一键启动调谐。利用构建的高可靠性的跨时钟域数据通路，为幅度环调节激励信号幅值提供精度与稳定性保障。通过自闭环测试，验证了解调算法的可靠性，在与加速器联合调试中，稳定引出内靶束流100 μA，腔压幅度稳定度为0.047%（RMSE），失谐角保持在0.46°（RMSE），充分验证了系统的稳定性和可靠性，满足了加速器对低电平控制系统的需求。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250430
摘要:
高功率飞秒光纤激光在先进制造、激光粒子加速和高次谐波产生等领域具有广泛的应用，飞秒光纤激光相干合成技术是突破单根光纤功率极限、实现高功率飞秒激光输出的有效技术手段。搭建了一套基于全光纤结构啁啾脉冲放大的飞秒激光相干偏振合成系统，采用光纤拉伸器并结合随机并行梯度下降算法实现了三路激光放大器的相位调节与稳定相干合成。在总输出功率为1219.1 W时，系统合成功率为1072 W，对应的合成效率为87%。合成光束具有近衍射极限光束质量（M2=1.23），压缩后脉冲宽度为899 fs。此外，还理论分析了光束质量退化对合成效率的影响。该全光纤结构飞秒激光相干合成系统具有优异的稳定性并兼具高功率输出，未来通过增加合成通道数量可以进一步提升输出功率，为高通量超快超强激光的前沿应用提供技术支撑。
高功率飞秒光纤激光在先进制造、激光粒子加速和高次谐波产生等领域具有广泛的应用，飞秒光纤激光相干合成技术是突破单根光纤功率极限、实现高功率飞秒激光输出的有效技术手段。搭建了一套基于全光纤结构啁啾脉冲放大的飞秒激光相干偏振合成系统，采用光纤拉伸器并结合随机并行梯度下降算法实现了三路激光放大器的相位调节与稳定相干合成。在总输出功率为
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250291
摘要:
硼中子俘获治疗（BNCT）作为创新型二元靶向治疗技术，通过肿瘤靶向性10B药物与中子束照射协同作用，实现细胞层面的精准治疗，但因中子输运过程复杂，临床治疗计划制定依赖的蒙特卡罗方法存在计算耗时长的问题，且该技术针对头部肿瘤的剂量学研究不足。本研究针对BNCT治疗需求，基于NECP-MCX开展了蒙特卡罗算法的加速优化与前后处理模块开发，将单次剂量计算时间从2小时缩短至9.4分钟；并采用MCNP与NECP-MCX两种蒙特卡罗程序，对一例头部肿瘤病例开展剂量分布计算研究，验证了前后端处理和计算核心的准确性，也确保了数据可靠。该肿瘤案例的计算结果表明，在有效治疗深度内，具有显著的肿瘤靶向硼剂量沉积特性。治疗效果上，BNCT能够实现在63分钟的治疗时间，保证肿瘤靶区剂量90%的区域达到60 Gy的最佳治疗剂量的同时，健康组织剂量低于12.5 Gy。
硼中子俘获治疗（BNCT）作为创新型二元靶向治疗技术，通过肿瘤靶向性10B药物与中子束照射协同作用，实现细胞层面的精准治疗，但因中子输运过程复杂，临床治疗计划制定依赖的蒙特卡罗方法存在计算耗时长的问题，且该技术针对头部肿瘤的剂量学研究不足。本研究针对BNCT治疗需求，基于NECP-MCX开展了蒙特卡罗算法的加速优化与前后处理模块开发，将单次剂量计算时间从2小时缩短至9.4分钟；并采用MCNP与NECP-MCX两种蒙特卡罗程序，对一例头部肿瘤病例开展剂量分布计算研究，验证了前后端处理和计算核心的准确性，也确保了数据可靠。该肿瘤案例的计算结果表明，在有效治疗深度内，具有显著的肿瘤靶向硼剂量沉积特性。治疗效果上，BNCT能够实现在63分钟的治疗时间，保证肿瘤靶区剂量90%的区域达到60 Gy的最佳治疗剂量的同时，健康组织剂量低于12.5 Gy。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250245
摘要:
中子多重性测量技术作为无损检测领域的核心手段，在裂变材料（235U）质量测定中发挥关键作用，但其存在测量周期冗长、非理想条件下存在测量偏差等技术瓶颈。借助Geant4与MATLAB软件构建主动井型符合计数器（AWCC）仿真模型实现主动中子多重性测量全流程的高精度模拟。在此基础上，基于PyTorch框架构建反向传播神经网络（BPNN）、卷积神经网络（CNN）、长短期记忆网络（LSTM）三种神经网络对中子多重性分布数据进行分析研究。结果表明，相较于传统主动中子多重性测量方法，三种神经网络模型在测量精度与效率方面均展现出显著优势，能够有效降低测量误差、缩短测量时间。研究结果不仅证实了基于神经网络的中子多重性测量方法的可行性，为中子多重性探测向高效化、智能化方向发展提供了新的解决方案。
中子多重性测量技术作为无损检测领域的核心手段，在裂变材料（235U）质量测定中发挥关键作用，但其存在测量周期冗长、非理想条件下存在测量偏差等技术瓶颈。借助Geant4与MATLAB软件构建主动井型符合计数器（AWCC）仿真模型实现主动中子多重性测量全流程的高精度模拟。在此基础上，基于PyTorch框架构建反向传播神经网络（BPNN）、卷积神经网络（CNN）、长短期记忆网络（LSTM）三种神经网络对中子多重性分布数据进行分析研究。结果表明，相较于传统主动中子多重性测量方法，三种神经网络模型在测量精度与效率方面均展现出显著优势，能够有效降低测量误差、缩短测量时间。研究结果不仅证实了基于神经网络的中子多重性测量方法的可行性，为中子多重性探测向高效化、智能化方向发展提供了新的解决方案。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250297
摘要:
针对低轨卫星通信中圆极化相控阵扫描角度窄、剖面高的挑战，本文设计了一款低剖面、宽波束圆极化天线单元及其宽角扫描阵列。该单元采用双层结构，通过四角微扰与交叉缝隙实现左旋圆极化，并利用上层寄生结构与金属柱基于方向图叠加原理将波束宽度拓展至120°，轴比波束宽度大于175°，剖面高度仅0.07λ0。基于该单元构建的4×4旋转阵列，结合接地板环形开口槽设计，有效抑制了互耦。仿真结果表明，阵列在±60°扫描范围内轴比始终低于2 dB，且增益变化平缓，实现了优异的宽角圆极化扫描性能。
针对低轨卫星通信中圆极化相控阵扫描角度窄、剖面高的挑战，本文设计了一款低剖面、宽波束圆极化天线单元及其宽角扫描阵列。该单元采用双层结构，通过四角微扰与交叉缝隙实现左旋圆极化，并利用上层寄生结构与金属柱基于方向图叠加原理将波束宽度拓展至120°，轴比波束宽度大于175°，剖面高度仅0.07λ0。基于该单元构建的4×4旋转阵列，结合接地板环形开口槽设计，有效抑制了互耦。仿真结果表明，阵列在±60°扫描范围内轴比始终低于2 dB，且增益变化平缓，实现了优异的宽角圆极化扫描性能。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250270
摘要:
面向超高真空精密光学系统的迫切需求，对高性能石英真空窗的封接技术展开系统性研究。石英虽具备优异透光性，但其与金属封接时因热膨胀系数差异较大导致的界面应力集中与真空密封失效，一直是制约低漏率石英真空窗制备的关键技术瓶颈。针对这一难题，提出采用磁控溅射技术在石英焊接面依次沉积Ti/Mo/Cu/Ag多层膜系，构建具有热应力缓冲能力的梯度功能金属化层，实现了石英表面的有效金属化。扫描电镜观察表明，所制备膜层连续致密、结构均匀；纳米压痕实验进一步测得金属化层与石英基底的结合强度约为3.83 N，表明膜层附着牢固可靠。实验结果表明：基于该金属化方案所制备的真空窗口组件，其漏率低于10−12 Pa·L/s。该成果可广泛应用于同步辐射、量子测量及空间探测等领域，为高性能真空器件的发展提供了关键技术支撑。
面向超高真空精密光学系统的迫切需求，对高性能石英真空窗的封接技术展开系统性研究。石英虽具备优异透光性，但其与金属封接时因热膨胀系数差异较大导致的界面应力集中与真空密封失效，一直是制约低漏率石英真空窗制备的关键技术瓶颈。针对这一难题，提出采用磁控溅射技术在石英焊接面依次沉积Ti/Mo/Cu/Ag多层膜系，构建具有热应力缓冲能力的梯度功能金属化层，实现了石英表面的有效金属化。扫描电镜观察表明，所制备膜层连续致密、结构均匀；纳米压痕实验进一步测得金属化层与石英基底的结合强度约为3.83 N，表明膜层附着牢固可靠。实验结果表明：基于该金属化方案所制备的真空窗口组件，其漏率低于10−12 Pa·L/s。该成果可广泛应用于同步辐射、量子测量及空间探测等领域，为高性能真空器件的发展提供了关键技术支撑。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250347
摘要:
报道了一种基于被动谐波锁模种子源的 GHz 重复频率飞秒光纤激光放大系统，实现了1～3 GHz范围内的稳定运行。系统采用两级放大器并结合色散管理技术，在全调谐范围内均保持稳定输出。在脉冲重复频率为3.1 GHz和2.0 GHz的条件下，分别实现了2.1 W的平均输出功率和195 fs的最窄脉冲宽度，且相应放大后的边模抑制比均保持在33 dB以上。结果表明，该方案能够在宽频率范围内实现稳定的高功率放大与脉冲压缩，为高重复频率超快光纤激光的应用奠定了实验基础。
报道了一种基于被动谐波锁模种子源的 GHz 重复频率飞秒光纤激光放大系统，实现了1～3 GHz范围内的稳定运行。系统采用两级放大器并结合色散管理技术，在全调谐范围内均保持稳定输出。在脉冲重复频率为3.1 GHz和2.0 GHz的条件下，分别实现了2.1 W的平均输出功率和195 fs的最窄脉冲宽度，且相应放大后的边模抑制比均保持在33 dB以上。结果表明，该方案能够在宽频率范围内实现稳定的高功率放大与脉冲压缩，为高重复频率超快光纤激光的应用奠定了实验基础。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250387
摘要:
超快强激光具有超快时域特性和高峰值功率特性。随着激光技术的迅猛发展，其脉冲重复频率也得到逐步提高，这种重频高功率飞秒激光为人类提供了前所未有的超快时间和超高强场等极端物理条件，为驱动产生新型超快粒子束源和强脉冲辐射源等前沿基础科学和交叉应用研究提供了新机遇、新途径和新方向。本文将主要介绍上海师范大学超快光物理研究团队基于重频高功率飞秒激光系统新建的新型超快光物理综合实验平台，以及近期围绕气体高次谐波、强太赫兹辐射源和高亮度超快电子束源产生及其相关应用研究方面所取得的研究进展，并简述了若干前沿物理的主要进展和未来的展望。
超快强激光具有超快时域特性和高峰值功率特性。随着激光技术的迅猛发展，其脉冲重复频率也得到逐步提高，这种重频高功率飞秒激光为人类提供了前所未有的超快时间和超高强场等极端物理条件，为驱动产生新型超快粒子束源和强脉冲辐射源等前沿基础科学和交叉应用研究提供了新机遇、新途径和新方向。本文将主要介绍上海师范大学超快光物理研究团队基于重频高功率飞秒激光系统新建的新型超快光物理综合实验平台，以及近期围绕气体高次谐波、强太赫兹辐射源和高亮度超快电子束源产生及其相关应用研究方面所取得的研究进展，并简述了若干前沿物理的主要进展和未来的展望。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250298
摘要:
Background Purpose Methods Results Conclusions
The reaction kinetics in lasers often involves a lots of excited state species. The mutual effects and numerical stiffness arising from the excited state species pose significant challenges in numerical simulations of lasers. The development of artificial intelligence has made Neural Networks (NNs) a promising approach to address the computational intensity and instability in Excited State Reaction Kinetics (ESRK).
However, the complexity of ESRK poses challenges for NN training. These reactions involve numerous species and mutual effects, resulting in a high-dimensional variable space. This demands that the NN possess the capability to establish complex mapping relationships. Moreover, the significant change in state before and after the reaction leads to a broad variable space coverage, which amplifies the demand for NN's accuracy.
To address the aforementioned challenges, this study introduces the successful sequence-to-sequence learning from large language learning into ESRK to enhance prediction accuracy in complex, high-dimensional regression. Additionally, a statistical regularization method is proposed to improve the diversity of the outputs. NNs with different architectures were trained using randomly sampled data, and their capabilities were compared and analyzed.
The proposed method is validated using a vibrational reaction mechanism for hydrogen fluoride, which involves 16 species and 137 reactions. The results demonstrate that the sequential model achieves lower training loss and relative error during training. Furthermore, experiments with different hyperparameters reveal that variation in the random seed can significantly impact model performance.
In this work, the introduction of the sequential model successfully reduced the parameter count of the conventional wide model without compromising accuracy. However, due to the intrinsic complexity of ESRK, there remains considerable room for improvement in NN-based regression tasks for this domain.
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250310
摘要:
设计并实现了一种用于光纤激光器的多参量一体化同步测试系统，能够实现激光器功率、光谱、时域和光束质量的同步测量。通过外部接口、内部光路和控制软件的协同设计，该系统支持80 W至10 kW输出功率范围的光纤激光器测试。用户只需将待测激光器的光纤端帽（QBH）接入系统，通过上位机软件控制，即可实现光纤激光器的多参数同步测试而无需手动调节光路。测试完成后，系统会自动调用和处理原始测量数据并生成测试报告。该系统能够显著提升光纤激光器多参数测试效率并大幅降低数据处理复杂度，为科研和工业激光测试提供了高效、可靠的解决方案。
设计并实现了一种用于光纤激光器的多参量一体化同步测试系统，能够实现激光器功率、光谱、时域和光束质量的同步测量。通过外部接口、内部光路和控制软件的协同设计，该系统支持80 W至10 kW输出功率范围的光纤激光器测试。用户只需将待测激光器的光纤端帽（QBH）接入系统，通过上位机软件控制，即可实现光纤激光器的多参数同步测试而无需手动调节光路。测试完成后，系统会自动调用和处理原始测量数据并生成测试报告。该系统能够显著提升光纤激光器多参数测试效率并大幅降低数据处理复杂度，为科研和工业激光测试提供了高效、可靠的解决方案。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250219
摘要:
LARCH是中广核研发的三维蒙特卡罗软件，兼顾了反应堆辐射屏蔽设计和反应堆核设计校算两大基本需求。介绍了在LARCH软件采用统一能量网格，该方法可以替代传统的二分查找方法和对数查找方法，减少粒子能量查找的次数和单次查找时间，在此基础上研发的优化delta-tracking算法，可以提高约25%的蒙卡软件堆芯临界计算效率。初步数值结果表明，与传统的蒙特卡罗软件相比，LARCH 1.0软件能够更高效地模拟反应堆问题。
LARCH是中广核研发的三维蒙特卡罗软件，兼顾了反应堆辐射屏蔽设计和反应堆核设计校算两大基本需求。介绍了在LARCH软件采用统一能量网格，该方法可以替代传统的二分查找方法和对数查找方法，减少粒子能量查找的次数和单次查找时间，在此基础上研发的优化delta-tracking算法，可以提高约25%的蒙卡软件堆芯临界计算效率。初步数值结果表明，与传统的蒙特卡罗软件相比，LARCH 1.0软件能够更高效地模拟反应堆问题。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250382
摘要:
激光等离子体加速的超高电子密度、超微时空结构、超高加速梯度，可产生飞秒（fs）级脉宽、高峰值亮度的实验室级超快光源，非常适宜构筑fs级时间分辨的超快动态诊断能力，可作为传统大型光源的补充和拓展。依托国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置（SECUF），建立了国内首个基于高功率飞秒激光驱动的超短X射线脉冲作为开放资源的用户实验站。激光系统具有两路输出：三太瓦（3 TW: 60 mJ/20 fs/800 nm）重频为100 Hz，拍瓦（PW: 25 J/25 fs/800 nm）每分钟1发。3 TW束可传输至两个靶室，建立了超快X射线衍射应用平台，具备多模式泵浦-探测能力，用于研究物质超快动力学过程；并基于激光等离子体电子加速研制出首个台面化高分辨超热中子共振谱学平台。PW束可传输至三个靶室，支持激光等离子体加速、激光核物理、超快X射线和新型太赫兹辐射产生等前沿研究，及超快脉冲辐射的应用。本实验站既支持利用飞秒激光产生的超快辐射脉冲开展物质科学研究，也支持直接利用高功率激光进行强场物理研究。
激光等离子体加速的超高电子密度、超微时空结构、超高加速梯度，可产生飞秒（fs）级脉宽、高峰值亮度的实验室级超快光源，非常适宜构筑fs级时间分辨的超快动态诊断能力，可作为传统大型光源的补充和拓展。依托国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置（SECUF），建立了国内首个基于高功率飞秒激光驱动的超短X射线脉冲作为开放资源的用户实验站。激光系统具有两路输出：三太瓦（3 TW: 60 mJ/20 fs/800 nm）重频为100 Hz，拍瓦（PW: 25 J/25 fs/800 nm）每分钟1发。3 TW束可传输至两个靶室，建立了超快X射线衍射应用平台，具备多模式泵浦-探测能力，用于研究物质超快动力学过程；并基于激光等离子体电子加速研制出首个台面化高分辨超热中子共振谱学平台。PW束可传输至三个靶室，支持激光等离子体加速、激光核物理、超快X射线和新型太赫兹辐射产生等前沿研究，及超快脉冲辐射的应用。本实验站既支持利用飞秒激光产生的超快辐射脉冲开展物质科学研究，也支持直接利用高功率激光进行强场物理研究。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250337
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多级同步感应线圈炮的电枢出口速度受线圈-电枢发射系统的结构参数、材料参数及线圈激励电路参数等多种因素的综合影响。由于电枢出口速度直接取决于其受到的轴向电磁力，而电磁力与线圈电流和电枢感应涡流等因素正相关，因此增大电枢出口速度的本质是增大电枢所受电磁力或电枢感应涡流。为探究线圈发射中影响出口速度的因素，基于等效电路模型探讨了提高出口速度的理论路径；并以5级线圈驱动32 kg电枢为研究对象，利用有限元软件Ansys Maxwell仿真分析了影响出口速度的因素。主要结论如下：等效电路分析表明，减小回路总电感可提高出口速度；在实际发射系统中，减小单级线圈匝数、降低矩形导线截面形状因子（径向宽/轴向宽）、增大电枢厚度与长度、减小线路电感，均可提高电枢出口速度；其中，线圈匝数由48匝降至24匝时，出口速度提升5.2%；电枢长度由110 mm增大至440 mm时，出口速度提升15.3%。最终仿真实现5级线圈驱动32 kg电枢的出口速度达202.1 m/s，发射效率为33.3%。本文研究结果为设计多级同步感应型线圈发射实验方案提供了一定的理论支撑。
多级同步感应线圈炮的电枢出口速度受线圈-电枢发射系统的结构参数、材料参数及线圈激励电路参数等多种因素的综合影响。由于电枢出口速度直接取决于其受到的轴向电磁力，而电磁力与线圈电流和电枢感应涡流等因素正相关，因此增大电枢出口速度的本质是增大电枢所受电磁力或电枢感应涡流。为探究线圈发射中影响出口速度的因素，基于等效电路模型探讨了提高出口速度的理论路径；并以5级线圈驱动32 kg电枢为研究对象，利用有限元软件Ansys Maxwell仿真分析了影响出口速度的因素。主要结论如下：等效电路分析表明，减小回路总电感可提高出口速度；在实际发射系统中，减小单级线圈匝数、降低矩形导线截面形状因子（径向宽/轴向宽）、增大电枢厚度与长度、减小线路电感，均可提高电枢出口速度；其中，线圈匝数由48匝降至24匝时，出口速度提升5.2%；电枢长度由110 mm增大至440 mm时，出口速度提升15.3%。最终仿真实现5级线圈驱动32 kg电枢的出口速度达202.1 m/s，发射效率为33.3%。本文研究结果为设计多级同步感应型线圈发射实验方案提供了一定的理论支撑。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250289
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振荡-放大一体化光纤激光器因其兼具振荡器结构简单、抗反射性能优异及放大器高效率等优势，在高功率激光领域展现出广阔的应用前景。从理论研究和实验研究两个维度综述了振荡-放大一体化光纤激光器的最新研究进展。在理论研究层面，重点梳理了包含模式不稳定效应及非线性效应的理论模型研究进展；在实验研究层面，按波长维度的常规波段、短波长、超连续谱归纳了单端输出振荡-放大一体化光纤激光器的研究成果，并梳理了双端输出结构的最新进展。基于上述分析，指出当前在理论模型普适性局限与系统性实验研究的不足，并对未来发展方向进行了展望。
振荡-放大一体化光纤激光器因其兼具振荡器结构简单、抗反射性能优异及放大器高效率等优势，在高功率激光领域展现出广阔的应用前景。从理论研究和实验研究两个维度综述了振荡-放大一体化光纤激光器的最新研究进展。在理论研究层面，重点梳理了包含模式不稳定效应及非线性效应的理论模型研究进展；在实验研究层面，按波长维度的常规波段、短波长、超连续谱归纳了单端输出振荡-放大一体化光纤激光器的研究成果，并梳理了双端输出结构的最新进展。基于上述分析，指出当前在理论模型普适性局限与系统性实验研究的不足，并对未来发展方向进行了展望。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250284
摘要:
光纤激光技术历经多年发展，已在现代工业与科研领域奠定了不可或缺的重要地位。然而，传统性能优化方法在效率、速度、精度等方面存在显著局限，难以满足高性能、高效率应用场景的需求。机器学习与光纤激光的深度融合为光纤激光系统的多维度性能优化提供了全新技术范式，显著提升了激光性能并拓展了技术边界。介绍了机器学习的分类、适用范围及应用场景，并综述了近年来机器学习在光纤激光器件设计、光纤激光器仿真与预测、激光器与输出特性智能控制，以及激光特性参数测量与表征中的研究现状。基于当前研究在数据依赖性、泛化能力、可解释性、计算效率等方面的技术挑战，展望了机器学习在光纤激光领域的发展趋势。
光纤激光技术历经多年发展，已在现代工业与科研领域奠定了不可或缺的重要地位。然而，传统性能优化方法在效率、速度、精度等方面存在显著局限，难以满足高性能、高效率应用场景的需求。机器学习与光纤激光的深度融合为光纤激光系统的多维度性能优化提供了全新技术范式，显著提升了激光性能并拓展了技术边界。介绍了机器学习的分类、适用范围及应用场景，并综述了近年来机器学习在光纤激光器件设计、光纤激光器仿真与预测、激光器与输出特性智能控制，以及激光特性参数测量与表征中的研究现状。基于当前研究在数据依赖性、泛化能力、可解释性、计算效率等方面的技术挑战，展望了机器学习在光纤激光领域的发展趋势。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250393
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针对磁约束聚变氦杂质谱线的高精度现场检测需求，研制了一套超高分辨极紫外光谱系统。该光谱仪采用掠入射Czerny-Turner型结构，通过可调入射狭缝调节光通量与光谱分辨。基于像差理论，对系统的光谱分辨率进行了计算分析。利用自研的光学设计软件开展了光线追迹仿真，仿真结果表明其光谱分辨优于20 000。利用微波等离子体光源进行了波长标定与性能测试，实验结果表明光谱仪在He II（30.3786 nm）处光谱分辨为0.001 4 nm，满足激光诱导极紫外光谱的高精度分析要求。
针对磁约束聚变氦杂质谱线的高精度现场检测需求，研制了一套超高分辨极紫外光谱系统。该光谱仪采用掠入射Czerny-Turner型结构，通过可调入射狭缝调节光通量与光谱分辨。基于像差理论，对系统的光谱分辨率进行了计算分析。利用自研的光学设计软件开展了光线追迹仿真，仿真结果表明其光谱分辨优于20 000。利用微波等离子体光源进行了波长标定与性能测试，实验结果表明光谱仪在He II（
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250243
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提出了一种基于不规则三角网的复杂地形蒙特卡罗粒子输运快速建模方法，用于解决高分辨率下对复杂地形场景进行自适应高效蒙特卡罗（MC）建模的技术问题。具体为：首先，读取高分辨率的栅格形式的地形高程数据，并根据地形起伏变化的程度对高程点进行二维小波变换，用以精准定位地形突变并获得重要高程点集；然后，采用Delaunay 三角剖分方法对离散点集构造不规则三角网，得到TIN结构的地形数据；最后，采用MCNP程序的“任意多面体”宏体定义方式建立各种几何平面，并通过布尔运算构建复杂几何实体，从而实现了在高分辨率复杂地形场景下的MC粒子输运快速自动建模。测试结果表明，给出的建模方法能够精确还原复杂地形对核辐射的影响，在压缩栅元数目且提升建模计算效率的同时，获得了高保真的模拟结果，适用于面向任一大规模复杂地形场景的MC粒子输运建模，是复杂地形影响下强辐射场建模计算的新方法。
提出了一种基于不规则三角网的复杂地形蒙特卡罗粒子输运快速建模方法，用于解决高分辨率下对复杂地形场景进行自适应高效蒙特卡罗（MC）建模的技术问题。具体为：首先，读取高分辨率的栅格形式的地形高程数据，并根据地形起伏变化的程度对高程点进行二维小波变换，用以精准定位地形突变并获得重要高程点集；然后，采用Delaunay 三角剖分方法对离散点集构造不规则三角网，得到TIN结构的地形数据；最后，采用MCNP程序的“任意多面体”宏体定义方式建立各种几何平面，并通过布尔运算构建复杂几何实体，从而实现了在高分辨率复杂地形场景下的MC粒子输运快速自动建模。测试结果表明，给出的建模方法能够精确还原复杂地形对核辐射的影响，在压缩栅元数目且提升建模计算效率的同时，获得了高保真的模拟结果，适用于面向任一大规模复杂地形场景的MC粒子输运建模，是复杂地形影响下强辐射场建模计算的新方法。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250234
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随着中子学计算方法的发展和精确建模能力的提高，核反应堆物理计算程序中模型近似和离散方法带来的误差逐渐减小，而核数据因其测量难度高，成为影响计算精度的关键输入参数。因此，基于自主研发的敏感性和不确定性分析平台SUPES，开发了基于敏感性分析和广义线性最小二乘算法的核数据调整模块。首先，由敏感性分析获取响应关于输入参数的变化规律；其次，通过相似性分析筛选中子学层面上相似程度高的实验装置参与核数据调整；最后，采用广义线性最小二乘算法使得计算值与实测值之间的误差最小，获得核数据调整量。根据临界基准题HEU-MET-FAST-078中的22个算例，对ACE格式连续能量数据库进行调整，数值结果表明，有效增殖因子keff的均方根误差从3.10×10−3降低到1.53×10−3。通过数值结果对比分析，验证了所开发的核数据调整模块的正确性。
随着中子学计算方法的发展和精确建模能力的提高，核反应堆物理计算程序中模型近似和离散方法带来的误差逐渐减小，而核数据因其测量难度高，成为影响计算精度的关键输入参数。因此，基于自主研发的敏感性和不确定性分析平台SUPES，开发了基于敏感性分析和广义线性最小二乘算法的核数据调整模块。首先，由敏感性分析获取响应关于输入参数的变化规律；其次，通过相似性分析筛选中子学层面上相似程度高的实验装置参与核数据调整；最后，采用广义线性最小二乘算法使得计算值与实测值之间的误差最小，获得核数据调整量。根据临界基准题HEU-MET-FAST-078中的22个算例，对ACE格式连续能量数据库进行调整，数值结果表明，有效增殖因子keff的均方根误差从3.10×10−3降低到1.53×10−3。通过数值结果对比分析，验证了所开发的核数据调整模块的正确性。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250369
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靶材自吸收效应是影响激光驱动X射线源性能的关键因素之一，明确其对X射线能谱和角分布的作用机制对优化光源设计具有重要意义。利用蒙特卡罗模拟方法，系统研究了电子源与丝靶端面距离、丝靶直径及靶材原子序数三个参数在自吸收效应下对X射线源特性的影响。研究结果表明：电子源在50～150 μm范围内轴向移动对能谱形态及角分布影响不显著；丝靶直径增大导致低能光子吸收增强，能谱明显硬化，同时光子角分布展宽，准直性下降；高原子序数靶材可显著提升高能光子产额，但伴随角分布发散加剧。揭示了靶材自吸收对不同能段光子的选择性衰减与多次散射对光束定向性的影响规律。
靶材自吸收效应是影响激光驱动X射线源性能的关键因素之一，明确其对X射线能谱和角分布的作用机制对优化光源设计具有重要意义。利用蒙特卡罗模拟方法，系统研究了电子源与丝靶端面距离、丝靶直径及靶材原子序数三个参数在自吸收效应下对X射线源特性的影响。研究结果表明：电子源在50～150 μm范围内轴向移动对能谱形态及角分布影响不显著；丝靶直径增大导致低能光子吸收增强，能谱明显硬化，同时光子角分布展宽，准直性下降；高原子序数靶材可显著提升高能光子产额，但伴随角分布发散加剧。揭示了靶材自吸收对不同能段光子的选择性衰减与多次散射对光束定向性的影响规律。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250251
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为有效抑制高功率光纤激光系统中的受激布里渊散射效应，采用白噪声射频信号对单频激光进行相位调制，将其光谱展宽为半高全宽89 GHz的高斯线型，从而实现对受激布里渊散射效应的有效抑制。通过采用自主制备的低数值孔径（约0.05）、大模场面积（约237 μm2）熊猫型掺镱保偏光纤，其双折射系数4.23×10−4，在抑制受激布里渊散射效应的同时也有效缓解了模式间热耦合问题，最终实现了5.09 kW窄线宽线偏振激光输出。输出光谱线宽为89 GHz，偏振消光比在整个放大过程中始终优于19.6 dB，光束质量因子M2＜1.2。在最高输出功率下未观察到自脉冲或时域不稳定现象，表明受激布里渊散射效应与模式不稳定（TMI）已得到有效控制，证明该系统具备长期稳定运行的潜力。
为有效抑制高功率光纤激光系统中的受激布里渊散射效应，采用白噪声射频信号对单频激光进行相位调制，将其光谱展宽为半高全宽89 GHz的高斯线型，从而实现对受激布里渊散射效应的有效抑制。通过采用自主制备的低数值孔径（约0.05）、大模场面积（约237 μm2）熊猫型掺镱保偏光纤，其双折射系数4.23×10−4，在抑制受激布里渊散射效应的同时也有效缓解了模式间热耦合问题，最终实现了5.09 kW窄线宽线偏振激光输出。输出光谱线宽为89 GHz，偏振消光比在整个放大过程中始终优于19.6 dB，光束质量因子M2＜1.2。在最高输出功率下未观察到自脉冲或时域不稳定现象，表明受激布里渊散射效应与模式不稳定（TMI）已得到有效控制，证明该系统具备长期稳定运行的潜力。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250376
摘要:
U波段光纤激光器在通信、传感、科研等领域具有重要应用前景。本文以1.55 μm光纤激光器作为泵浦源，基于商用单模石英光纤实验搭建了U波段1.65 μm的拉曼光纤激光器。研究了拉曼光纤长度和输出耦合光纤光栅（OC-FBG）反射率对拉曼激光功率效率的影响规律，实验结果表明，随着拉曼激光功率的提升，Stokes光谱线宽展宽导致的光纤光栅等效反射率降低，从而发生反向功率泄露是钳制正向输出功率的主要问题。最终通过选用15.7%低反射率的OC-FBG，基于2.1 km石英光纤作为拉曼增益介质，实现了输出功率为10.1 W、3 dB带宽为2.5 nm的1648.8 nm拉曼激光输出，光光转换效率为65.2%。
U波段光纤激光器在通信、传感、科研等领域具有重要应用前景。本文以1.55 μm光纤激光器作为泵浦源，基于商用单模石英光纤实验搭建了U波段1.65 μm的拉曼光纤激光器。研究了拉曼光纤长度和输出耦合光纤光栅（OC-FBG）反射率对拉曼激光功率效率的影响规律，实验结果表明，随着拉曼激光功率的提升，Stokes光谱线宽展宽导致的光纤光栅等效反射率降低，从而发生反向功率泄露是钳制正向输出功率的主要问题。最终通过选用15.7%低反射率的OC-FBG，基于2.1 km石英光纤作为拉曼增益介质，实现了输出功率为10.1 W、3 dB带宽为2.5 nm的
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250351
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针对10 MA脉冲功率装置中采用的水介质三电极板-球结构自击穿开关，研究了开关击穿时电极电压变化情况和放电多通道形成的判据。根据开关的具体结构，理论分析了特征时间常数和电极多通道间的距离等因素对开关多通道形成的影响，计算得出多通道形成判据左侧项为8.6 ns，大于两倍开关抖动时间6 ns，满足判据要求。实验验证了开关在3 MV击穿电压下，3对电极的放电电弧在约30 ns时间内同时从球电极产生并发展到板电极。
针对10 MA脉冲功率装置中采用的水介质三电极板-球结构自击穿开关，研究了开关击穿时电极电压变化情况和放电多通道形成的判据。根据开关的具体结构，理论分析了特征时间常数和电极多通道间的距离等因素对开关多通道形成的影响，计算得出多通道形成判据左侧项为8.6 ns，大于两倍开关抖动时间6 ns，满足判据要求。实验验证了开关在3 MV击穿电压下，3对电极的放电电弧在约30 ns时间内同时从球电极产生并发展到板电极。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250327
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基于“矢量反转原理”的螺旋发生器在实现电压倍增过程中，电压效率会受到开关损耗、传输线损耗及漏感损耗的影响。首先针对上述损耗机制进行了系统分析，然后基于场-路协同仿真方法，定量探究了关键设计参数（线圈匝数n、介质/电极厚度、介质平均直径D、磁导率及开关位置）对漏感损耗的作用规律。仿真结果表明，高磁导率的磁芯能够显著提升螺旋发生器的电压效率；增大D/n有助于提高输出效率，增大匝数n虽可提升输出电压幅值随，但会导致电压效率降低；增大平均直径D可提高电压效率，但会以增加装置体积为代价；减小介质厚度有利于电压效率提升，然而过薄的介质层存在绝缘击穿风险；相较于端部安装，将开关置于线圈中间位置可显著提升电压效率。此外，通过开关闭合后电磁能量转换过程的深入分析，得出关键结论高效率螺旋发生器需要能够在实现磁场能量完全转换回电场能量的同时，确保主动与被动层电场方向一致。
基于“矢量反转原理”的螺旋发生器在实现电压倍增过程中，电压效率会受到开关损耗、传输线损耗及漏感损耗的影响。首先针对上述损耗机制进行了系统分析，然后基于场-路协同仿真方法，定量探究了关键设计参数（线圈匝数n、介质/电极厚度、介质平均直径D、磁导率及开关位置）对漏感损耗的作用规律。仿真结果表明，高磁导率的磁芯能够显著提升螺旋发生器的电压效率；增大D/n有助于提高输出效率，增大匝数n虽可提升输出电压幅值随，但会导致电压效率降低；增大平均直径D可提高电压效率，但会以增加装置体积为代价；减小介质厚度有利于电压效率提升，然而过薄的介质层存在绝缘击穿风险；相较于端部安装，将开关置于线圈中间位置可显著提升电压效率。此外，通过开关闭合后电磁能量转换过程的深入分析，得出关键结论高效率螺旋发生器需要能够在实现磁场能量完全转换回电场能量的同时，确保主动与被动层电场方向一致。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250363
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近年来，闪光放疗、闪光摄影等新的应用领域对重复频率达到kHz以上的高重复频率直线感应加速器（LIA）提出了迫切的需求，而感应加速腔磁芯能否在重复频率脉冲间有效复位是限制高重复频率直线感应加速器能否实现的关键因素之一。通过高压实验和电路模拟，对非晶磁芯和纳米微晶两种磁芯的多种快速复位方法进行了研究和对比分析。在此基础上，结合自研的高重复频率脉冲感应加速单元，开展了加速腔磁芯脉冲间复位效果的实验测试。研究结果表明，纳米微晶磁芯更适用于高重复频率感应加速腔：利用电感隔离直流复位方法，现有装置水平能够满足10 kHz重复频率下纳米微晶磁芯的复位需求；利用低剩磁纳米微晶磁芯的自恢复能力，则可在100 kHz重复频率下实现加速腔磁芯的自动复位。
近年来，闪光放疗、闪光摄影等新的应用领域对重复频率达到kHz以上的高重复频率直线感应加速器（LIA）提出了迫切的需求，而感应加速腔磁芯能否在重复频率脉冲间有效复位是限制高重复频率直线感应加速器能否实现的关键因素之一。通过高压实验和电路模拟，对非晶磁芯和纳米微晶两种磁芯的多种快速复位方法进行了研究和对比分析。在此基础上，结合自研的高重复频率脉冲感应加速单元，开展了加速腔磁芯脉冲间复位效果的实验测试。研究结果表明，纳米微晶磁芯更适用于高重复频率感应加速腔：利用电感隔离直流复位方法，现有装置水平能够满足10 kHz重复频率下纳米微晶磁芯的复位需求；利用低剩磁纳米微晶磁芯的自恢复能力，则可在100 kHz重复频率下实现加速腔磁芯的自动复位。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250328
摘要:
PFN-Marx型脉冲驱动源具有结构紧凑、输出脉冲波形可调等优点，当用作高功率微波系统前级驱动源时在提升系统轻小型化水平、输出效率等方面具有巨大潜力。设计并研制了基于2节紧凑脉冲形成模块和低感火花隙气体开关的PFN-Marx型高压脉冲发生器，并实现了其50 Hz重复频率运行和低抖动输出。基于非均匀脉冲形成及波形调控技术实现了2节PFN的低振荡波形输出，并研制了兼具储能与脉冲形成功能的紧凑脉冲形成模块。对其工作参数和输出特性进行了分析计算，模块可输出近方波高压脉冲，脉冲宽度约150 ns。研制了紧凑型PFN-Marx发生器，通过对称放电、平面触发结构火花隙气体开关设计，实现了PFN-Marx发生器的重复频率运行和低抖动输出。所设计发生器输出功率可达3.4 GW，脉冲平顶持续时间约80 ns，能够以50 Hz重复频率工作，输出抖动标准差低至2.4 ns。
PFN-Marx型脉冲驱动源具有结构紧凑、输出脉冲波形可调等优点，当用作高功率微波系统前级驱动源时在提升系统轻小型化水平、输出效率等方面具有巨大潜力。设计并研制了基于2节紧凑脉冲形成模块和低感火花隙气体开关的PFN-Marx型高压脉冲发生器，并实现了其50 Hz重复频率运行和低抖动输出。基于非均匀脉冲形成及波形调控技术实现了2节PFN的低振荡波形输出，并研制了兼具储能与脉冲形成功能的紧凑脉冲形成模块。对其工作参数和输出特性进行了分析计算，模块可输出近方波高压脉冲，脉冲宽度约150 ns。研制了紧凑型PFN-Marx发生器，通过对称放电、平面触发结构火花隙气体开关设计，实现了PFN-Marx发生器的重复频率运行和低抖动输出。所设计发生器输出功率可达3.4 GW，脉冲平顶持续时间约80 ns，能够以50 Hz重复频率工作，输出抖动标准差低至2.4 ns。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250362
摘要:
随着高功率微波应用技术的快速发展，对脉冲驱动源的可靠性和适装性提出更加严苛的要求。介绍了一种轻小型化特斯拉（Tesla）变压器脉冲驱动源，提出基于高储能密度液体介质Midel7131和二倍宽脉冲形成线设计方法，突破了内置Tesla变压器的脉冲形成线轻小型化技术，优化短脉冲传输线电长度和阻抗匹配关系，解决了基于变压器油介质的单筒脉冲形成线和脉冲传输线长度长的技术难题。设计了Tesla变压器高位高真空注油方法，解决了油纸混合绝缘中气泡放电问题，提升了形成线功率水平和运行可靠性。研制的脉冲驱动源最高输出功率为20 GW、脉冲宽度50 ns、脉冲平顶幅值波动小于2%、最高重复频率50 Hz，连续运行1 min，累积工作约20万个脉冲，系统稳定可靠。该脉冲驱动源外廓尺寸（长×宽×高）为4 m×1.5 m×1.5 m，总重量约5 t；相比原20 GW Tesla型脉冲驱动源，轻小型化水平明显提升。
随着高功率微波应用技术的快速发展，对脉冲驱动源的可靠性和适装性提出更加严苛的要求。介绍了一种轻小型化特斯拉（Tesla）变压器脉冲驱动源，提出基于高储能密度液体介质Midel7131和二倍宽脉冲形成线设计方法，突破了内置Tesla变压器的脉冲形成线轻小型化技术，优化短脉冲传输线电长度和阻抗匹配关系，解决了基于变压器油介质的单筒脉冲形成线和脉冲传输线长度长的技术难题。设计了Tesla变压器高位高真空注油方法，解决了油纸混合绝缘中气泡放电问题，提升了形成线功率水平和运行可靠性。研制的脉冲驱动源最高输出功率为20 GW、脉冲宽度50 ns、脉冲平顶幅值波动小于2%、最高重复频率50 Hz，连续运行1 min，累积工作约20万个脉冲，系统稳定可靠。该脉冲驱动源外廓尺寸（长×宽×高）为4 m×1.5 m×1.5 m，总重量约5 t；相比原20 GW Tesla型脉冲驱动源，轻小型化水平明显提升。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250371
摘要:
相对论强度激光驱动固体密度表面等离子体产生的高次谐波和阿秒脉冲，是实现高亮度、短波长、超快相干光源和探索极端强场物理的重要途径。近年来，得益于激光技术的飞速发展，对光场振幅、相位、偏振等自由度的精细操控促使了结构光场的兴起。结构光场极大地丰富了激光与物质相互作用的调控手段与应用场景。综述了利用结构光场调控相对论激光等离子体高次谐波和阿秒脉冲相关的最新进展。文章重点探讨了偏振结构（如圆偏振光、矢量光）、相位结构（如空间涡旋光、时空涡旋光）及振幅结构（如贝塞尔光、艾里光）等新型结构光场驱动下高次谐波的特性调控与物理机制，旨在为基于强场激光与等离子体相互作用的新型光源研究提供新思路。
相对论强度激光驱动固体密度表面等离子体产生的高次谐波和阿秒脉冲，是实现高亮度、短波长、超快相干光源和探索极端强场物理的重要途径。近年来，得益于激光技术的飞速发展，对光场振幅、相位、偏振等自由度的精细操控促使了结构光场的兴起。结构光场极大地丰富了激光与物质相互作用的调控手段与应用场景。综述了利用结构光场调控相对论激光等离子体高次谐波和阿秒脉冲相关的最新进展。文章重点探讨了偏振结构（如圆偏振光、矢量光）、相位结构（如空间涡旋光、时空涡旋光）及振幅结构（如贝塞尔光、艾里光）等新型结构光场驱动下高次谐波的特性调控与物理机制，旨在为基于强场激光与等离子体相互作用的新型光源研究提供新思路。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250101
摘要:
基于强流电子束-等离子体系统，对高性能电子束窗口设计与强流环形电子束在等离子体中聚焦传输机制展开研究。通过有限元分析和蒙特卡罗模拟，对电子束窗口的力学、热学和传输性能进行对比判断，筛选出TC4钛合金作为窗口材料，其在10 kPa压力下仅需0.04 mm厚度，能量传输效率达90%以上，且温度变化可控。通过理论推导和粒子模拟研究，揭示了在500 kV、20 kA的情况下的强流环形电子束在等离子体中自聚焦传输的物理机制，阐明了电子束聚焦传输周期与等离子体密度之间的关系。最后根据等离子体振荡周期和电子束回旋周期的对应关系，建立了等离子体密度与外加轴向导引磁场的等效关系，讨论了低强度磁场和等离子体共同作用对电子束聚焦传输的影响。
基于强流电子束-等离子体系统，对高性能电子束窗口设计与强流环形电子束在等离子体中聚焦传输机制展开研究。通过有限元分析和蒙特卡罗模拟，对电子束窗口的力学、热学和传输性能进行对比判断，筛选出TC4钛合金作为窗口材料，其在10 kPa压力下仅需0.04 mm厚度，能量传输效率达90%以上，且温度变化可控。通过理论推导和粒子模拟研究，揭示了在500 kV、20 kA的情况下的强流环形电子束在等离子体中自聚焦传输的物理机制，阐明了电子束聚焦传输周期与等离子体密度之间的关系。最后根据等离子体振荡周期和电子束回旋周期的对应关系，建立了等离子体密度与外加轴向导引磁场的等效关系，讨论了低强度磁场和等离子体共同作用对电子束聚焦传输的影响。
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doi: 10.11884/HPLPB202638.250412
摘要:
超短超强激光的出现与迅猛发展，为人类创造了前所未有的极端物理条件和全新实验手段，极大深化和拓展了人类对客观世界规律的认识，显著推动了基础与前沿交叉学科以及战略高技术领域的创新发展。基于超短超强激光与等离子体相互作用的粒子加速技术作为新一代加速器与射线源技术，可将传统加速器装置规模缩小百倍，极大提升了高端加速器与射线源在工业、国防、医疗及科研等领域的适用性，在大型关键装备精细探伤、超低剂量超高精度肿瘤诊断、新型低损伤放疗技术、桌面型超快光源等诸多方向展现出广阔的应用前景。本文介绍的郑州大学超短超强激光平台，正是基于该技术建设的新一代先进激光加速器研究与应用装置。此外，本文还系统综述了郑州大学近年来在强场物理与先进加速研究方面取得的重要进展。
超短超强激光的出现与迅猛发展，为人类创造了前所未有的极端物理条件和全新实验手段，极大深化和拓展了人类对客观世界规律的认识，显著推动了基础与前沿交叉学科以及战略高技术领域的创新发展。基于超短超强激光与等离子体相互作用的粒子加速技术作为新一代加速器与射线源技术，可将传统加速器装置规模缩小百倍，极大提升了高端加速器与射线源在工业、国防、医疗及科研等领域的适用性，在大型关键装备精细探伤、超低剂量超高精度肿瘤诊断、新型低损伤放疗技术、桌面型超快光源等诸多方向展现出广阔的应用前景。本文介绍的郑州大学超短超强激光平台，正是基于该技术建设的新一代先进激光加速器研究与应用装置。此外，本文还系统综述了郑州大学近年来在强场物理与先进加速研究方面取得的重要进展。
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2026, 38: 011001.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250150
摘要:
高功率GaN基蓝光二极管激光器在工业加工、铜材料焊接、3D打印和水下激光通信等技术领域有着广泛的应用前景。蓝光二极管激光芯片COS单元器件具有热阻低和尺寸小的优点，但是该器件存在可靠性较低的问题，导致其在工业化应用中受到一定限制，因此对其性能退化因素进行深入研究。基于光学显微技术、扫描电子显微表征和能谱分析手段对经过长时老化考核后器件的性能退化因素进行分析研究。实验研究和分析表明，GaN基体材料缺陷、腔面多余物沉积和光化学腐蚀是导致蓝光二极管激光芯片性能退化的主因，同时良好的气密性封装可提高二极管激光芯片的可靠性。
高功率GaN基蓝光二极管激光器在工业加工、铜材料焊接、3D打印和水下激光通信等技术领域有着广泛的应用前景。蓝光二极管激光芯片COS单元器件具有热阻低和尺寸小的优点，但是该器件存在可靠性较低的问题，导致其在工业化应用中受到一定限制，因此对其性能退化因素进行深入研究。基于光学显微技术、扫描电子显微表征和能谱分析手段对经过长时老化考核后器件的性能退化因素进行分析研究。实验研究和分析表明，GaN基体材料缺陷、腔面多余物沉积和光化学腐蚀是导致蓝光二极管激光芯片性能退化的主因，同时良好的气密性封装可提高二极管激光芯片的可靠性。
2026, 38: 011002.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250178
摘要:
为了实现拉曼激光装置的小型化并抑制激光诱导击穿现象，利用锥透镜将泵浦激光调制成贝塞尔光束以实现受激拉曼变频。实验结果表明，增益介质的气压，泵浦光的直径，锥透镜的底角均对光子转化效率产生影响。在3.5 MPa甲烷中，1064 nm波长、366 mJ脉冲能量的泵浦光能够产生128 mJ的1543 nm前向拉曼激光，光子转化效率达到50.7%，且有望在更高气压和更高泵浦能量下实现更高转化效率。遮挡锥透镜中心圆角尖端，仍可保留97 mJ的拉曼激光脉冲能量，此时光束质量β=2.19。实验验证了拉曼池可设计为长度0.4 m而不损坏窗口。综合多个实验结果可以推论，在不牺牲转化效率的前提下，拉曼池可以进一步缩短至0.3 m。通过轴向移动锥透镜在长拉曼池内的位置，可调节前后向斯托克斯光的输出比例。
为了实现拉曼激光装置的小型化并抑制激光诱导击穿现象，利用锥透镜将泵浦激光调制成贝塞尔光束以实现受激拉曼变频。实验结果表明，增益介质的气压，泵浦光的直径，锥透镜的底角均对光子转化效率产生影响。在3.5 MPa甲烷中，
2026, 38: 011003.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250252
摘要:
基于啁啾脉冲放大技术，采用棒状光子晶体光纤作为核心增益介质，成功搭建一套百瓦级的高功率飞秒光纤激光系统。在主放大器部分，通过反向泵浦与单棒双通结合的放大形式，实现泵浦功率-放大后信号光功率的转换效率超过60%，实现了高的转换效率。放大过程中有效避免了横向模式不稳定和非线性光谱畸变，输出光斑椭圆度为95%。采用双光栅结构对输出激光进行脉宽压缩，最终实现了中心波长1033 nm、重复频率1 MHz、单脉冲能量162 μJ、脉冲宽度233 fs的高功率激光输出，激光器系统的总泵浦光功率与压缩后信号光功率转换效率高达54%。该激光器的高重复频率、高平均功率和窄脉宽特性，为百瓦级高功率飞秒光纤激光器的设计提供了新的方案。
基于啁啾脉冲放大技术，采用棒状光子晶体光纤作为核心增益介质，成功搭建一套百瓦级的高功率飞秒光纤激光系统。在主放大器部分，通过反向泵浦与单棒双通结合的放大形式，实现泵浦功率-放大后信号光功率的转换效率超过60%，实现了高的转换效率。放大过程中有效避免了横向模式不稳定和非线性光谱畸变，输出光斑椭圆度为95%。采用双光栅结构对输出激光进行脉宽压缩，最终实现了中心波长
2026, 38: 011004.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250171
摘要:
强激光在空间太阳能电站无线能量传输（WPT）过程中可能对其他航天器产生影响，特别是对航天器的太阳电池阵，可能诱发航天器太阳电池阵发生放电现象。掌握激光诱发航天器太阳电池阵放电特性，对支撑强激光无线能量传输技术发展有重要作用。开展激光能量与波长两个参量对激光诱发太阳能电池阵放电特性的影响研究。基于激光诱导等离子体理论和低地球轨道（LEO）等离子环境下的放电机理，分析了激光诱发太阳电池阵放电的机制，并基于该机制理论指定了激光诱发航天器太阳电池阵放电试验的试验参数。试验分析了532 nm波长不同能量激光诱发太阳电池阵放电的概率，并获取放电时间数据，建立时间概率分布曲线，通过二重泊松分布拟合，获得不同能量激光诱发太阳电池阵放电持续时间的概率函数；对比研究了相同能量下532 nm与266 nm两种波长激光诱发太阳电池阵放电的电流峰值及持续时间概率函数。研究结果显示激光波长越短、能量越高，诱发太阳电池阵放电风险越高。
强激光在空间太阳能电站无线能量传输（WPT）过程中可能对其他航天器产生影响，特别是对航天器的太阳电池阵，可能诱发航天器太阳电池阵发生放电现象。掌握激光诱发航天器太阳电池阵放电特性，对支撑强激光无线能量传输技术发展有重要作用。开展激光能量与波长两个参量对激光诱发太阳能电池阵放电特性的影响研究。基于激光诱导等离子体理论和低地球轨道（LEO）等离子环境下的放电机理，分析了激光诱发太阳电池阵放电的机制，并基于该机制理论指定了激光诱发航天器太阳电池阵放电试验的试验参数。试验分析了532 nm波长不同能量激光诱发太阳电池阵放电的概率，并获取放电时间数据，建立时间概率分布曲线，通过二重泊松分布拟合，获得不同能量激光诱发太阳电池阵放电持续时间的概率函数；对比研究了相同能量下532 nm与266 nm两种波长激光诱发太阳电池阵放电的电流峰值及持续时间概率函数。研究结果显示激光波长越短、能量越高，诱发太阳电池阵放电风险越高。
2026, 38: 012001.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250148
摘要:
背向受激拉曼散射与背向受激布里渊散射是激光聚变中广泛存在的两种激光等离子体不稳定性。为了深入理解两者之间的竞争过程，通过求解包含超高斯电子分布函数的五波耦合方程，并考虑了离子-离子碰撞对离子极化率的修正，分析了CH等离子体中Langdon效应和离子碰撞对两种不稳定性竞争关系和反射率的影响，研究结果表明，Langdon效应既可以改变背向受激拉曼散射与背向受激布里渊散射的色散关系，也可以改变电子等离子体波和离子声波的阻尼，而离子-离子碰撞的修正则主要是改变背向受激布里渊散射的色散关系和离子声波的阻尼，两者都可以使背向受激拉曼散射在密度相对更低的条件下在与背向受激布里渊散射的竞争中占据优势。
背向受激拉曼散射与背向受激布里渊散射是激光聚变中广泛存在的两种激光等离子体不稳定性。为了深入理解两者之间的竞争过程，通过求解包含超高斯电子分布函数的五波耦合方程，并考虑了离子-离子碰撞对离子极化率的修正，分析了CH等离子体中Langdon效应和离子碰撞对两种不稳定性竞争关系和反射率的影响，研究结果表明，Langdon效应既可以改变背向受激拉曼散射与背向受激布里渊散射的色散关系，也可以改变电子等离子体波和离子声波的阻尼，而离子-离子碰撞的修正则主要是改变背向受激布里渊散射的色散关系和离子声波的阻尼，两者都可以使背向受激拉曼散射在密度相对更低的条件下在与背向受激布里渊散射的竞争中占据优势。
2026, 38: 013001.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250455
摘要:
报道了面向磁约束聚变电子回旋共振加热（ECRH）应用的175 GHz长脉冲回旋管的最新实验进展。该回旋管输出窗采用了金刚石窗，电子枪采用双阳极磁控注入枪，谐振腔工作模式为TE28,11，收集极采用了单极降压和纵向扫描线圈。通过实验调试和长时间老炼，该回旋管实现了输出功率500 kW、连续工作100 s的实验结果，总效率达到为46%。这是国内首次在ECRH回旋管研究中实现百千瓦级100 s长脉冲输出。
报道了面向磁约束聚变电子回旋共振加热（ECRH）应用的175 GHz长脉冲回旋管的最新实验进展。该回旋管输出窗采用了金刚石窗，电子枪采用双阳极磁控注入枪，谐振腔工作模式为TE28,11，收集极采用了单极降压和纵向扫描线圈。通过实验调试和长时间老炼，该回旋管实现了输出功率500 kW、连续工作100 s的实验结果，总效率达到为46%。这是国内首次在ECRH回旋管研究中实现百千瓦级100 s长脉冲输出。
2026, 38: 013002.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250176
摘要:
通过辐照实验和热测方法研究了一型GNSS兼容接收机天线高功率微波（HPM）前门通道效应。辐照实验表明，在HPM频率1.6 GHz、脉宽50 ns、到靶功率密度约35 W/cm2条件下，实验的6个天线样本中有4个完全损伤、2个降级。对该型GNSS天线射频通道的分析和测试表明，其包含三级放大电路：第一级由两个滤波器和两个低噪放（LNA）分别形成中心频率约1.25 GHz和约1.6 GHz两条射频通道，其后信号合路进入共用的第二和第三级LNA。研究结果表明：HPM脉冲频率（1.6 GHz）所在射频通道的第一级LNA被HPM脉冲降级或损伤，是导致该型GNSS天线样本出现降级和损伤的原因；另一通道的第一级LNA及共用的第二、第三级LNA未受明显影响。原位更换受损的第一级LNA后，GNSS天线功能恢复正常，这说明该型GNSS天线前门效应与HPM频率具有较强相关性。
通过辐照实验和热测方法研究了一型GNSS兼容接收机天线高功率微波（HPM）前门通道效应。辐照实验表明，在HPM频率1.6 GHz、脉宽50 ns、到靶功率密度约35 W/cm2条件下，实验的6个天线样本中有4个完全损伤、2个降级。对该型GNSS天线射频通道的分析和测试表明，其包含三级放大电路：第一级由两个滤波器和两个低噪放（LNA）分别形成中心频率约1.25 GHz和约1.6 GHz两条射频通道，其后信号合路进入共用的第二和第三级LNA。研究结果表明：HPM脉冲频率（1.6 GHz）所在射频通道的第一级LNA被HPM脉冲降级或损伤，是导致该型GNSS天线样本出现降级和损伤的原因；另一通道的第一级LNA及共用的第二、第三级LNA未受明显影响。原位更换受损的第一级LNA后，GNSS天线功能恢复正常，这说明该型GNSS天线前门效应与HPM频率具有较强相关性。
2026, 38: 013003.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250209
摘要:
为了满足研制兆瓦级大功率回旋行波管对高压、大电流、低电子注速度零散磁控注入电子枪的迫切需求，针对性地给出了一支新型磁控注入单阳极电子枪的设计方案。该新型电子枪方案引入曲面阴极结构，以降低电子枪的速度零散，同时有效增大阴极发射带面积，降低阴极发射密度，从根本上提高电子枪的工作稳定性与寿命。PIC仿真的结果表明：在115 kV、43 A的工作条件下，该电子枪的横纵速度比为1.05，速度零散为1.63%，引导中心半径为3.41 mm，满足应用需求。
为了满足研制兆瓦级大功率回旋行波管对高压、大电流、低电子注速度零散磁控注入电子枪的迫切需求，针对性地给出了一支新型磁控注入单阳极电子枪的设计方案。该新型电子枪方案引入曲面阴极结构，以降低电子枪的速度零散，同时有效增大阴极发射带面积，降低阴极发射密度，从根本上提高电子枪的工作稳定性与寿命。PIC仿真的结果表明：在115 kV、43 A的工作条件下，该电子枪的横纵速度比为1.05，速度零散为1.63%，引导中心半径为3.41 mm，满足应用需求。
2026, 38: 013004.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250271
摘要:
基于反射阵列天线基础理论并利用参考相位优化方法，提出了一种适用于高功率微波双频反射阵列天线的相位综合方法。该方法充分考虑天线单元在不同入射波角度下的反射相位状态、电场强度以及与结构参数之间的对应关系，并进一步引入了筛选阈值的概念以提升系统功率容量，同时通过参考相位优选来缓解因筛选阈值而丢失掉小部分相移曲线引起的口径效率降低。该方法能够简化双频反射阵列天线流程并有效提升天线性能。为了验证方法的正确性，设计了一种多方框形状的改进型反射阵列天线单元，并用所提出方法开展双频反射阵列天线设计。该27×27单元阵列的工作频率为4.3 GHz和10.0 GHz，口径效率分别达到了67.37%和48.69%，真空中的功率容量达到数百兆瓦，有效验证了所提出相位综合方法的适用性。
基于反射阵列天线基础理论并利用参考相位优化方法，提出了一种适用于高功率微波双频反射阵列天线的相位综合方法。该方法充分考虑天线单元在不同入射波角度下的反射相位状态、电场强度以及与结构参数之间的对应关系，并进一步引入了筛选阈值的概念以提升系统功率容量，同时通过参考相位优选来缓解因筛选阈值而丢失掉小部分相移曲线引起的口径效率降低。该方法能够简化双频反射阵列天线流程并有效提升天线性能。为了验证方法的正确性，设计了一种多方框形状的改进型反射阵列天线单元，并用所提出方法开展双频反射阵列天线设计。该27×27单元阵列的工作频率为4.3 GHz和10.0 GHz，口径效率分别达到了67.37%和48.69%，真空中的功率容量达到数百兆瓦，有效验证了所提出相位综合方法的适用性。
2026, 38: 013005.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250256
摘要:
在高功率微波和脉冲压缩领域，相对于指数衰减的微波脉冲，平顶输出具有降低结构表面最大瞬态场以及增强系统稳定性等核心优势，因此具有重要的技术意义和应用价值。提出一种S波段基于行波储能的环形高功率微波脉冲压缩器，通过控制环形波导传输线的长度使输入微波通过定向耦合器完成线性叠加储能，通过输入信号倒相完成功率的倍增和微波信号的平稳输出。基于散射矩阵理论分析其储能过程及输入倒相之后的功率增益和平顶输出宽度，并用CST进行仿真验证。仿真结果显示，其功率增益达5.7倍以上，平顶宽度80 ns，且波形平缓，若采用金属壁表面击穿阈值300 kV/cm来估计功率容量，则脉冲压缩器的功率容量可以达到160 MW。与现有技术相比，该设计结构简单、体积紧凑、加工维护便捷，为高功率微波能量平稳输出以及两级脉冲压缩系统的研究提供新方案。
在高功率微波和脉冲压缩领域，相对于指数衰减的微波脉冲，平顶输出具有降低结构表面最大瞬态场以及增强系统稳定性等核心优势，因此具有重要的技术意义和应用价值。提出一种S波段基于行波储能的环形高功率微波脉冲压缩器，通过控制环形波导传输线的长度使输入微波通过定向耦合器完成线性叠加储能，通过输入信号倒相完成功率的倍增和微波信号的平稳输出。基于散射矩阵理论分析其储能过程及输入倒相之后的功率增益和平顶输出宽度，并用CST进行仿真验证。仿真结果显示，其功率增益达5.7倍以上，平顶宽度80 ns，且波形平缓，若采用金属壁表面击穿阈值300 kV/cm来估计功率容量，则脉冲压缩器的功率容量可以达到160 MW。与现有技术相比，该设计结构简单、体积紧凑、加工维护便捷，为高功率微波能量平稳输出以及两级脉冲压缩系统的研究提供新方案。
2026, 38: 013006.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250138
摘要:
针对精确评估目标高功率微波后门耦合效应困难的问题，以典型金属腔体为对象，提出“强耦合区域覆盖率”指标，采用时域有限差分法（FDTD）建立仿真模型，分析了高功率微波波形参数对后门耦合效应的影响。研究发现：腔体固有谐振频率下强耦合覆盖率显著高于非谐振频率；脉冲宽度增至特定值时，谐振频率下覆盖率趋于稳定；极化角从水平向垂直变化时，覆盖率有显著变化；叠加不同谐振频率可填补非强耦合区域空白，进一步提高覆盖率；脉冲前沿对覆盖率影响较小。该研究可为高功率微波后门耦合效应机理及参数优化提供关键技术支撑。
针对精确评估目标高功率微波后门耦合效应困难的问题，以典型金属腔体为对象，提出“强耦合区域覆盖率”指标，采用时域有限差分法（FDTD）建立仿真模型，分析了高功率微波波形参数对后门耦合效应的影响。研究发现：腔体固有谐振频率下强耦合覆盖率显著高于非谐振频率；脉冲宽度增至特定值时，谐振频率下覆盖率趋于稳定；极化角从水平向垂直变化时，覆盖率有显著变化；叠加不同谐振频率可填补非强耦合区域空白，进一步提高覆盖率；脉冲前沿对覆盖率影响较小。该研究可为高功率微波后门耦合效应机理及参数优化提供关键技术支撑。
2026, 38: 014001.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250038
摘要:
束团电荷量100 pC条件下，C波段光阴极微波电子枪出口的束流归一化发射度预计低于0.2 mm·mrad。为实现对极小束流发射度的准确测量，设计了一套基于单狭缝扫描法的发射度测量仪，并利用数值模拟对发射度仪的狭缝结构和子束团漂移距离等核心参数进行了优化。考虑动态误差的数值模拟表明：采用宽度5 μm、厚度1 mm的狭缝和0.11 m的子束团漂移距离时，95%发射度的测量偏差低于5%。
束团电荷量100 pC条件下，C波段光阴极微波电子枪出口的束流归一化发射度预计低于0.2 mm·mrad。为实现对极小束流发射度的准确测量，设计了一套基于单狭缝扫描法的发射度测量仪，并利用数值模拟对发射度仪的狭缝结构和子束团漂移距离等核心参数进行了优化。考虑动态误差的数值模拟表明：采用宽度5 μm、厚度1 mm的狭缝和0.11 m的子束团漂移距离时，95%发射度的测量偏差低于5%。
2026, 38: 014002.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250137
摘要:
在快循环同步加速器（RCS）中，磁场与束流能量保持同步，形成高动态的磁场环境。为完全避免涡流效应并降低阻抗，RCS通常使用陶瓷真空盒，并覆盖复杂的屏蔽层结构。虽然传统理论认为此类结构的实部阻抗对束流动力学的影响可以忽略，但中国散裂中子源（CSNS）的阻抗测量却揭示了陶瓷真空盒中存在低频谐振阻抗。理论溯源表明，这一阻抗正是导致CSNS/RCS束流不稳定性的关键机制。由于该谐振阻抗的物理机制复杂，尚无独立方法验证测量阻抗。为此，本研究首次采用数值模拟方法证实了谐振阻抗的客观存在，并通过系统模拟涵盖了RCS各类陶瓷真空盒的构型，成功构建了高精度阻抗模型，为强流加速器中的束流不稳定性研究提供了重要的理论支持。
在快循环同步加速器（RCS）中，磁场与束流能量保持同步，形成高动态的磁场环境。为完全避免涡流效应并降低阻抗，RCS通常使用陶瓷真空盒，并覆盖复杂的屏蔽层结构。虽然传统理论认为此类结构的实部阻抗对束流动力学的影响可以忽略，但中国散裂中子源（CSNS）的阻抗测量却揭示了陶瓷真空盒中存在低频谐振阻抗。理论溯源表明，这一阻抗正是导致CSNS/RCS束流不稳定性的关键机制。由于该谐振阻抗的物理机制复杂，尚无独立方法验证测量阻抗。为此，本研究首次采用数值模拟方法证实了谐振阻抗的客观存在，并通过系统模拟涵盖了RCS各类陶瓷真空盒的构型，成功构建了高精度阻抗模型，为强流加速器中的束流不稳定性研究提供了重要的理论支持。
2026, 38: 014003.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250262
摘要:
在激光加速离子实验中，基于金刚石探测器的飞行时间法是获取加速离子能谱分布的关键诊断手段之一。然而，强激光与靶相互作用产生的瞬态电磁脉冲会严重干扰数据获取系统，导致示波器基线电位发生显著畸变，污染甚至淹没关键的离子信号，从而给离子能谱的精确测量带来了严峻挑战。基于XG-III激光装置上开展的多次皮秒激光加速离子实验，研究了金刚石探测器记录信号中出现的示波器基线偏置现象。结果发现激光打靶瞬间产生的强电磁脉冲会通过电缆耦合进入测量系统，引发幅度高达−5 V的基线下拉干扰，持续时间约200 ns后逐步恢复至正常水平。针对该时变特征与多发次实验数据特性，结合机器学习算法建立了一种自适应的时变基线恢复模型。该模型能够对基线的时变特性进行合理刻画，为后续实现单发次离子TOF谱的在线干扰校正提供了可行的技术思路。
在激光加速离子实验中，基于金刚石探测器的飞行时间法是获取加速离子能谱分布的关键诊断手段之一。然而，强激光与靶相互作用产生的瞬态电磁脉冲会严重干扰数据获取系统，导致示波器基线电位发生显著畸变，污染甚至淹没关键的离子信号，从而给离子能谱的精确测量带来了严峻挑战。基于XG-III激光装置上开展的多次皮秒激光加速离子实验，研究了金刚石探测器记录信号中出现的示波器基线偏置现象。结果发现激光打靶瞬间产生的强电磁脉冲会通过电缆耦合进入测量系统，引发幅度高达−5 V的基线下拉干扰，持续时间约200 ns后逐步恢复至正常水平。针对该时变特征与多发次实验数据特性，结合机器学习算法建立了一种自适应的时变基线恢复模型。该模型能够对基线的时变特性进行合理刻画，为后续实现单发次离子TOF谱的在线干扰校正提供了可行的技术思路。
2026, 38: 015001.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250204
摘要:
毫秒（ms）充电的PFN-Marx型脉冲驱动源在轻量化、小型化实现方面具有较大潜力，为实现其长寿命稳定可靠运行，需解决的关键技术之一是提升气体触发开关重频稳定性。研制了一套基于电晕稳定开关工作原理的气体触发开关，以解决ms充电条件下开关工作电压分散性大、触发电极烧蚀过快的难题。围绕该开关开展了结构设计、静电场仿真、触发器研制、触发开关工作范围、时延及其抖动等研究，解决了ms充电条件下开关发生自击穿或触而未发概率高的问题。实验研究结果表明：所设计触发开关在工作气体SF6、气压0.6 MPa的条件下，开关最高工作电压达到90 kV，在开关工作电压84 kV、重频20 Hz、串内脉冲数500个、开关不换气的条件下，连续累计测试开关寿命10万次，期间仅出现1次自击穿，自击穿率＜0.01‰，初步实现了电触发开关具有一定工作范围和寿命的设计目标。
毫秒（ms）充电的PFN-Marx型脉冲驱动源在轻量化、小型化实现方面具有较大潜力，为实现其长寿命稳定可靠运行，需解决的关键技术之一是提升气体触发开关重频稳定性。研制了一套基于电晕稳定开关工作原理的气体触发开关，以解决ms充电条件下开关工作电压分散性大、触发电极烧蚀过快的难题。围绕该开关开展了结构设计、静电场仿真、触发器研制、触发开关工作范围、时延及其抖动等研究，解决了ms充电条件下开关发生自击穿或触而未发概率高的问题。实验研究结果表明：所设计触发开关在工作气体SF6、气压0.6 MPa的条件下，开关最高工作电压达到90 kV，在开关工作电压84 kV、重频20 Hz、串内脉冲数500个、开关不换气的条件下，连续累计测试开关寿命10万次，期间仅出现1次自击穿，自击穿率＜0.01‰，初步实现了电触发开关具有一定工作范围和寿命的设计目标。
2026, 38: 015002.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250113
摘要:
电磁脉冲焊接技术是一种新兴固态焊接技术，将其应用于电力导线与端子的连接，可有效提升电力导线接头的可靠性。然而，电磁脉冲焊接接头存在中间未结合区域，严重制约了电磁脉冲焊接技术在电力导线连接领域的应用。提出了一种分体式集磁器结构，以进一步提升电磁脉冲焊接接头的结合性能。为证实所提出分体式集磁器结构的有效性，首先，基于对分体式集磁器和传统一体式集磁器的理论分析，进行分体式集磁器结构设计；随后，通过仿真探究了集磁器结构对接头变形区域电磁参数和运动参数的影响规律；最后，开展实验测试，对比分析使用不同集磁器结构所制备电磁脉冲焊接接头力学性能，验证分体式集磁器对接头结合性能的改善作用。实验结果表明，相较于具有相同尺寸的一体式集磁器，使用分体式集磁器制备的电磁脉冲焊接接头拉伸性能提高了22.73%，焊痕总长度增加了2.68 mm。
电磁脉冲焊接技术是一种新兴固态焊接技术，将其应用于电力导线与端子的连接，可有效提升电力导线接头的可靠性。然而，电磁脉冲焊接接头存在中间未结合区域，严重制约了电磁脉冲焊接技术在电力导线连接领域的应用。提出了一种分体式集磁器结构，以进一步提升电磁脉冲焊接接头的结合性能。为证实所提出分体式集磁器结构的有效性，首先，基于对分体式集磁器和传统一体式集磁器的理论分析，进行分体式集磁器结构设计；随后，通过仿真探究了集磁器结构对接头变形区域电磁参数和运动参数的影响规律；最后，开展实验测试，对比分析使用不同集磁器结构所制备电磁脉冲焊接接头力学性能，验证分体式集磁器对接头结合性能的改善作用。实验结果表明，相较于具有相同尺寸的一体式集磁器，使用分体式集磁器制备的电磁脉冲焊接接头拉伸性能提高了22.73%，焊痕总长度增加了2.68 mm。
2026, 38: 015003.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250248
摘要:
脉冲阶梯调制（PSM）高压电源广泛应用于超导托卡马克装置的加热系统，采用模块化拓扑结构，通过多个直流电源模块输出叠加形成高压。每个电源模块输入过欠压保护功能，通过在输入电容两端安装电压传感器进行电压检测以实现，所需电压传感器数量庞大，增加了系统检测成本，提高了硬件检测电路的复杂性。介绍了PSM高压电源电路拓扑，详细分析了PSM高压电源的PWM模块循环控制策略，在此基础上提出了一种电源模块输入侧无电压传感器电压检测方法，在PSM高压电源输出侧采用单电压传感器检测电压信号，推导出各电源模块输入侧电压。最后，基于RT-LAB实时仿真平台搭建了仿真模型，实验结果验证了所提出SVM检测方法的有效性。
脉冲阶梯调制（PSM）高压电源广泛应用于超导托卡马克装置的加热系统，采用模块化拓扑结构，通过多个直流电源模块输出叠加形成高压。每个电源模块输入过欠压保护功能，通过在输入电容两端安装电压传感器进行电压检测以实现，所需电压传感器数量庞大，增加了系统检测成本，提高了硬件检测电路的复杂性。介绍了PSM高压电源电路拓扑，详细分析了PSM高压电源的PWM模块循环控制策略，在此基础上提出了一种电源模块输入侧无电压传感器电压检测方法，在PSM高压电源输出侧采用单电压传感器检测电压信号，推导出各电源模块输入侧电压。最后，基于RT-LAB实时仿真平台搭建了仿真模型，实验结果验证了所提出SVM检测方法的有效性。
2026, 38: 016001.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250174
摘要:
核素的准确识别是提高放射性监测水平的关键。为进一步提升放射性核素识别性能，研究了基于卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）结合的核素识别方法。使用碘化钠能谱仪采集8种单一和混合放射性核素γ能谱数据，通过计算γ光子在不同能量下的概率密度，采用随机抽样的方法生成大量γ能谱训练数据，并对数据进行归一化处理，然后利用CNN提取输入能谱数据的特征向量，并将提取到的特征向量输入RNN进行训练，最后由激活函数输出核素分类结果。为验证CNN-RNN识别核素的准确性，与基于卷积神经网络（CNN）和长短时记忆神经网络（LSTM）核素识别方法进行比较分析，得出在测试集上LSTM能谱模型对单核素的识别准确率优于97.5%，混合核素的识别率优于92.31%，CNN和CNN-RNN能谱模型对单核素的识别准确率为100%，混合核素的识别率分别优于92.95%和97.44%。结果表明，CNN-RNN能谱模型在γ能谱放射性核素识别中表现更优，通过与仅用实测数据训练的神经网络模型相比，加入增强数据可提升模型的训练效率和泛化能力。
核素的准确识别是提高放射性监测水平的关键。为进一步提升放射性核素识别性能，研究了基于卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）结合的核素识别方法。使用碘化钠能谱仪采集8种单一和混合放射性核素γ能谱数据，通过计算γ光子在不同能量下的概率密度，采用随机抽样的方法生成大量γ能谱训练数据，并对数据进行归一化处理，然后利用CNN提取输入能谱数据的特征向量，并将提取到的特征向量输入RNN进行训练，最后由激活函数输出核素分类结果。为验证CNN-RNN识别核素的准确性，与基于卷积神经网络（CNN）和长短时记忆神经网络（LSTM）核素识别方法进行比较分析，得出在测试集上LSTM能谱模型对单核素的识别准确率优于97.5%，混合核素的识别率优于92.31%，CNN和CNN-RNN能谱模型对单核素的识别准确率为100%，混合核素的识别率分别优于92.95%和97.44%。结果表明，CNN-RNN能谱模型在γ能谱放射性核素识别中表现更优，通过与仅用实测数据训练的神经网络模型相比，加入增强数据可提升模型的训练效率和泛化能力。
2026, 38: 019001.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250019
摘要:
光纤激光相干合成技术通过精确控制各路光纤激光的相位，实现高功率的激光输出。然而，系统运行中存在多种影响因素，如相位控制精度、光强稳定性、通信链路可靠性以及环境干扰等，这些因素可能导致系统性能下降。针对大规模光纤激光相干合成相位控制中的异常检测问题，提出一种基于深度学习的多探测器串行共孔径相干合成检测新方法。首先，采集十路光纤激光相干合成数据，分析系统控制过程及其合束原理，归类系统中可能出现的异常情况，并仿真得到数据集。其次，设计一种结合轻量化高效多头注意力机制（EMA）的EMA-Transformer网络模型。在对比实验中，本算法相较于ResNet50，在验证集上的精度提升了约50%，在测试集上的精度提升了约2.20%。在算法的实际应用中，搭建八束光纤激光相干合成实验装置，使用TensorRT部署算法进行测试。实验结果表明，本算法推理耗时达2.153 ms，达到了相位控制异常检测的实时性要求。
光纤激光相干合成技术通过精确控制各路光纤激光的相位，实现高功率的激光输出。然而，系统运行中存在多种影响因素，如相位控制精度、光强稳定性、通信链路可靠性以及环境干扰等，这些因素可能导致系统性能下降。针对大规模光纤激光相干合成相位控制中的异常检测问题，提出一种基于深度学习的多探测器串行共孔径相干合成检测新方法。首先，采集十路光纤激光相干合成数据，分析系统控制过程及其合束原理，归类系统中可能出现的异常情况，并仿真得到数据集。其次，设计一种结合轻量化高效多头注意力机制（EMA）的EMA-Transformer网络模型。在对比实验中，本算法相较于ResNet50，在验证集上的精度提升了约50%，在测试集上的精度提升了约2.20%。在算法的实际应用中，搭建八束光纤激光相干合成实验装置，使用TensorRT部署算法进行测试。实验结果表明，本算法推理耗时达2.153 ms，达到了相位控制异常检测的实时性要求。
2026, 38: 019002.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250187
摘要:
针对SAR系统的前门耦合电磁敏感特性，通过等效注入试验方法，系统研究了单频连续波对机载SAR成像的影响规律及作用机理，并采用融合皮尔逊相关系数、结构相似度和峰值信噪比的SAR图像质量评价因子作为干扰效果评估指标。研究结果表明：当干扰频率落入接收机硬件通带（8.5～9.5 GHz）范围内，且干信比≥15 dB时干扰效应显著；干扰信号在射频前端虽未诱发显著非线性效应，但会导致模数转换（ADC）采样芯片中的内部金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）产生非线性响应，其产生的额外直流分量和谐波成分是造成SAR图像中出现特征性干扰条纹及质量下降的根本物理成因。
针对SAR系统的前门耦合电磁敏感特性，通过等效注入试验方法，系统研究了单频连续波对机载SAR成像的影响规律及作用机理，并采用融合皮尔逊相关系数、结构相似度和峰值信噪比的SAR图像质量评价因子作为干扰效果评估指标。研究结果表明：当干扰频率落入接收机硬件通带（8.5～9.5 GHz）范围内，且干信比≥15 dB时干扰效应显著；干扰信号在射频前端虽未诱发显著非线性效应，但会导致模数转换（ADC）采样芯片中的内部金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）产生非线性响应，其产生的额外直流分量和谐波成分是造成SAR图像中出现特征性干扰条纹及质量下降的根本物理成因。
2026, 38: 013007.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250185
摘要:
介绍了大回旋电子枪的形成理论，分析了电子注在非理想会切磁场中的运动过程，并利用CST和E-Gun对电子枪进行建模和仿真分析。研究了磁场、工作电压、电流对大回旋电子注质量、轨迹的影响，为Ka波段二次谐波大回旋电子注回旋行波管实验测试寻找最佳工作点提供指导，同时降低电子枪在实验过程中的损坏风险。研究表明，电子枪的工作电压过低时，速度比较大，出现电子回轰的现象，对阴极不利；同时，阴极的反向磁场过高时，电子回旋半径过大，会导致电子轰击在电子枪壁上损坏电子枪。最后对比了两种软件的计算结果，分析了各自的特点。
介绍了大回旋电子枪的形成理论，分析了电子注在非理想会切磁场中的运动过程，并利用CST和E-Gun对电子枪进行建模和仿真分析。研究了磁场、工作电压、电流对大回旋电子注质量、轨迹的影响，为Ka波段二次谐波大回旋电子注回旋行波管实验测试寻找最佳工作点提供指导，同时降低电子枪在实验过程中的损坏风险。研究表明，电子枪的工作电压过低时，速度比较大，出现电子回轰的现象，对阴极不利；同时，阴极的反向磁场过高时，电子回旋半径过大，会导致电子轰击在电子枪壁上损坏电子枪。最后对比了两种软件的计算结果，分析了各自的特点。
2026, 38: 014004.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250136
摘要:
Background Purpose Methods Results
High harmonic cavities are widely used in electron storage rings to lengthen the bunch, lower the bunch peak current, thereby reducing the IBS effect, enhancing the Touschek lifetime, as well as providing Landau damping, which is particularly important for storage rings operating with ultra-low emittance or at low beam energy.
To further increase the bunch length without additional hardware costs, the phase modulation in a dual-RF system is considered.
In this paper, turn-by-turn simulations incorporating random synchrotron radiation excitation are conducted, and a brief analysis is presented to explain the bunch lengthening mechanism.
Simulation results reveal that the peak current can be further reduced, thereby mitigating IBS effects and enhancing the Touschek lifetime. Although the energy spread increases, which tends to reduce the brightness of higher-harmonic radiation from the undulator, the brightness of the fundamental harmonic can, in fact, be improved.
2026, 38: 014005.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250194
摘要:
低能量强流高电荷态重离子加速器装置（LEAF）是中国科学院近代物理研究所承担的国家重大科研仪器项目，旨在构建一台具备高电荷态、高流强、全谱系离子加速能力的低能重离子综合实验装置。系统介绍了该装置的结构、核心部件设计参数及束流调控策略，并重点报告了装置试运行期间在束流加速能力、多离子混合束制备及低能散碳离子束调控等方面取得的代表性进展。截至目前，LEAF已累计为终端实验提供超过13 000 h束流支持，覆盖质荷比为2～7的多种离子种类，实现了高电荷态、高流强重离子束流的稳定加速。平台构建了适用于协同辐照研究的“鸡尾酒束”运行模式，并建立了具备高流强与低能散特性的12C2+束流系统，用于伽莫夫能区核反应的精密测量。最后，结合终端实验需求，提出了装置未来的发展方向，包括调能系统拓展与三离子协同供束能力增强等，以期进一步提升平台对核天体物理、核能材料等领域的支撑能力。
低能量强流高电荷态重离子加速器装置（LEAF）是中国科学院近代物理研究所承担的国家重大科研仪器项目，旨在构建一台具备高电荷态、高流强、全谱系离子加速能力的低能重离子综合实验装置。系统介绍了该装置的结构、核心部件设计参数及束流调控策略，并重点报告了装置试运行期间在束流加速能力、多离子混合束制备及低能散碳离子束调控等方面取得的代表性进展。截至目前，LEAF已累计为终端实验提供超过13 000 h束流支持，覆盖质荷比为2～7的多种离子种类，实现了高电荷态、高流强重离子束流的稳定加速。平台构建了适用于协同辐照研究的“鸡尾酒束”运行模式，并建立了具备高流强与低能散特性的12C2+束流系统，用于伽莫夫能区核反应的精密测量。最后，结合终端实验需求，提出了装置未来的发展方向，包括调能系统拓展与三离子协同供束能力增强等，以期进一步提升平台对核天体物理、核能材料等领域的支撑能力。
2026, 38: 016002.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250166
摘要:
研究系统电磁脉冲（SGEMP）的定标理论，掌握SGEMP的定标法则，并将其应用于腔体SGEMP，提出保持腔壁材料厚度不变的规范变换方法，应用全电磁粒子模拟方法方法进行数值模拟研究，通过对比实验室激光等离子体源条件下的原模型与10倍扩比模型的模拟结果，发现两者在电场、磁场及电荷密度的空间分布规律上呈现严格一致性，幅值大小完全遵循定标关系：发射端面表面电场峰值原模型为2.0 MV/m，扩比模型为200 kV/m；磁场峰值原模型为0.8×10−3 T，扩比模型为0.8×10−4 T；电荷密度峰值原模型为6.0×10−3 m−3，扩比模型为6.0×10−5 m−3。模拟结果验证了定标法则应用于腔体SGEMP的有效性。该研究为腔体SGEMP的物理机制解析及实验室模拟实验设计提供了理论依据。
研究系统电磁脉冲（SGEMP）的定标理论，掌握SGEMP的定标法则，并将其应用于腔体SGEMP，提出保持腔壁材料厚度不变的规范变换方法，应用全电磁粒子模拟方法方法进行数值模拟研究，通过对比实验室激光等离子体源条件下的原模型与10倍扩比模型的模拟结果，发现两者在电场、磁场及电荷密度的空间分布规律上呈现严格一致性，幅值大小完全遵循定标关系：发射端面表面电场峰值原模型为2.0 MV/m，扩比模型为200 kV/m；磁场峰值原模型为0.8×10−3 T，扩比模型为0.8×10−4 T；电荷密度峰值原模型为6.0×10−3 m−3，扩比模型为6.0×10−5 m−3。模拟结果验证了定标法则应用于腔体SGEMP的有效性。该研究为腔体SGEMP的物理机制解析及实验室模拟实验设计提供了理论依据。
2026, 38: 016003.
doi: 10.11884/HPLPB202638.250049
摘要:
以蒙特卡罗软件Geant4中的MAGNETOCOSMIC程序为基础，通过计算模拟不同地磁场模型和地理位置发射时的粒子损失过程，探讨了地球磁场对人工辐射带中粒子运动和俘获的影响规律。首先，模拟了10 MeV电子在不同经度和L值（L是赤道面上的空间映射点距地心距离与地球半径的比值）下的发射，分析了在中心偶极子、偏心偶极子和国际地磁参考场（IGRF）三种地磁模型下电子的运动轨迹、损失锥角和俘获条件。结果显示：中心偶极子模型中电子的漂移轨迹相对规则且对称，而偏心偶极子模型则出现了不对称性，而 IGRF 模型则因其更精细的参数和更高的精度，展现了更复杂、不规则且更接近实际的轨迹；损失锥角随L值的变化关系中，IGRF模型下损失锥角最大，电子更难被地磁场俘获。其次，探讨了电子发射经度对损失过程的影响，尤其是在南大西洋异常区（SAA区）的损失过程。结果表明，当电子运动到靠近SAA中心的位置时会更容易发生漂移损失。
以蒙特卡罗软件Geant4中的MAGNETOCOSMIC程序为基础，通过计算模拟不同地磁场模型和地理位置发射时的粒子损失过程，探讨了地球磁场对人工辐射带中粒子运动和俘获的影响规律。首先，模拟了10 MeV电子在不同经度和L值（L是赤道面上的空间映射点距地心距离与地球半径的比值）下的发射，分析了在中心偶极子、偏心偶极子和国际地磁参考场（IGRF）三种地磁模型下电子的运动轨迹、损失锥角和俘获条件。结果显示：中心偶极子模型中电子的漂移轨迹相对规则且对称，而偏心偶极子模型则出现了不对称性，而 IGRF 模型则因其更精细的参数和更高的精度，展现了更复杂、不规则且更接近实际的轨迹；损失锥角随L值的变化关系中，IGRF模型下损失锥角最大，电子更难被地磁场俘获。其次，探讨了电子发射经度对损失过程的影响，尤其是在南大西洋异常区（SAA区）的损失过程。结果表明，当电子运动到靠近SAA中心的位置时会更容易发生漂移损失。
