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RSS2008年 20卷 第05期
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2008, 20.
摘要:
为满足二极管泵浦的高能固体激光器（DPSSL）的理论分析要求，研究了DPSSL中产生光热耦合现象的物理机制。在微观上，上激光能级粒子的热弛豫导致增益介质的产热与激光场强度分布相关，而激活离子在各Stark能级间的热配分使得激光场分布与温度场相关。加之通常的热光效应所导致的激光场对温度场的依赖性，激光场和温度场产生彼此耦合。在大口径的高能DPSSL中该耦合现象变得重要，并且在这类激光器中大幅度改善了无耦合情况下的热透镜效应对光束质量的影响。
为满足二极管泵浦的高能固体激光器（DPSSL）的理论分析要求，研究了DPSSL中产生光热耦合现象的物理机制。在微观上，上激光能级粒子的热弛豫导致增益介质的产热与激光场强度分布相关，而激活离子在各Stark能级间的热配分使得激光场分布与温度场相关。加之通常的热光效应所导致的激光场对温度场的依赖性，激光场和温度场产生彼此耦合。在大口径的高能DPSSL中该耦合现象变得重要，并且在这类激光器中大幅度改善了无耦合情况下的热透镜效应对光束质量的影响。
2008, 20.
摘要:
为消除强激光微沟道水冷镜冷却水压力和扰动对激光输出稳定性的影响和冷却水道对冷却水流量的限制,提出并设计了热管冷却镜。采用ANSYS有限元软件，模拟计算了相同结构下镜面热吸收为12 W/cm2，实心镜、微沟道水冷镜与热管冷却镜连续工作60 s下镜体温升和镜面变形量。计算结果表明：热管冷却镜镜面轴向位移最大峰谷值为0.109 4 μm，微沟道水冷镜最大峰谷值为0.845 μm，实心镜镜面最大峰谷值为1.33 μm,热管冷却镜对镜面变形改善显著。
为消除强激光微沟道水冷镜冷却水压力和扰动对激光输出稳定性的影响和冷却水道对冷却水流量的限制,提出并设计了热管冷却镜。采用ANSYS有限元软件，模拟计算了相同结构下镜面热吸收为12 W/cm2，实心镜、微沟道水冷镜与热管冷却镜连续工作60 s下镜体温升和镜面变形量。计算结果表明：热管冷却镜镜面轴向位移最大峰谷值为0.109 4 μm，微沟道水冷镜最大峰谷值为0.845 μm，实心镜镜面最大峰谷值为1.33 μm,热管冷却镜对镜面变形改善显著。
2008, 20.
摘要:
利用平面平行板模型和晶体膜层理论，定量分析了偏振光通过1/2波片时偏振平行分量和偏振垂直分量透过率的比值与晶体厚度的关系，对用于机载激光雷达偏振通道增益比测量的1/2石英波片和1/2方解石波片的最佳加工厚度和合适的厚度加工区域进行了定量计算和探讨，指出了不适合加工的晶体厚度区域。回波信号的偏振化方向与1/2波片的光轴方向平行和垂直时分别测得的增益比值存在一定的差异，利用这两个增益比值反演得到的沙尘退偏振比，其最大相对误差在20％左右。
利用平面平行板模型和晶体膜层理论，定量分析了偏振光通过1/2波片时偏振平行分量和偏振垂直分量透过率的比值与晶体厚度的关系，对用于机载激光雷达偏振通道增益比测量的1/2石英波片和1/2方解石波片的最佳加工厚度和合适的厚度加工区域进行了定量计算和探讨，指出了不适合加工的晶体厚度区域。回波信号的偏振化方向与1/2波片的光轴方向平行和垂直时分别测得的增益比值存在一定的差异，利用这两个增益比值反演得到的沙尘退偏振比，其最大相对误差在20％左右。
2008, 20.
摘要:
建立了分别用一个和两个反射式体布拉格光栅实现两路和三路光束合成的物理模型，模型中考虑了体布拉格光栅的吸收，并假设入射光束的光谱具有高斯线型。通过对两路和三路光谱合成的数值分析可知:当光谱宽度为0.1 nm时，两路和三路光谱合成的效率分别为98.76%和97.69%;当光谱宽度为0.3 nm的时候，对应的效率分别为97.34%和95.78%。随着光谱宽度的增加，合成的效率明显降低。当光谱宽度较窄时，实现多路光束较高的合成效率是可行的，这为高能激光的获得提供了一种确实可行的方法。
建立了分别用一个和两个反射式体布拉格光栅实现两路和三路光束合成的物理模型，模型中考虑了体布拉格光栅的吸收，并假设入射光束的光谱具有高斯线型。通过对两路和三路光谱合成的数值分析可知:当光谱宽度为0.1 nm时，两路和三路光谱合成的效率分别为98.76%和97.69%;当光谱宽度为0.3 nm的时候，对应的效率分别为97.34%和95.78%。随着光谱宽度的增加，合成的效率明显降低。当光谱宽度较窄时，实现多路光束较高的合成效率是可行的，这为高能激光的获得提供了一种确实可行的方法。
2008, 20.
摘要:
使用琼斯矩阵的方法推导了连续结构亚波长光栅的衍射方程，给出了光栅衍射效率表达式，对偏振特性与衍射特性进行了研究。发现连续结构亚波长光栅仅存在３个衍射级，总衍射效率为100%，且衍射效率可在衍射级间任意分配，0级的偏振态与入射光的偏振态相同，±1级衍射光偏振态与入射光无关，－1级为左旋圆偏振光，＋1级为右旋圆偏振光。通过设置入射光偏振态与光栅相位延迟等参数，可使光栅具有闪耀特性，据此可用于设计高效偏振光分束器和偏振光开关。
使用琼斯矩阵的方法推导了连续结构亚波长光栅的衍射方程，给出了光栅衍射效率表达式，对偏振特性与衍射特性进行了研究。发现连续结构亚波长光栅仅存在３个衍射级，总衍射效率为100%，且衍射效率可在衍射级间任意分配，0级的偏振态与入射光的偏振态相同，±1级衍射光偏振态与入射光无关，－1级为左旋圆偏振光，＋1级为右旋圆偏振光。通过设置入射光偏振态与光栅相位延迟等参数，可使光栅具有闪耀特性，据此可用于设计高效偏振光分束器和偏振光开关。
2008, 20.
摘要:
利用像增强CCD相机对脉冲CO2激光器的放电区进行观测，获得了放电辉光的发展过程，由此研究了长脉冲放电电路和短脉冲放电电路对放电过程的影响。发现普通电容放电电路（长脉冲放电电路）存在与自持放电阶段相对应的二次辉光；采用磁压缩开关的短脉冲放电电路，预电离出现较晚，但预电离辉光峰值和主放电辉光峰值之间间距较短，不存在自持放电阶段，只观测到一次强辉光。长脉冲放电电路与短脉冲放电电路在放电的后期均存在一个阴极位降区形成的过程。短脉冲放电电路有利于产生更窄的脉宽和更高的峰值功率。
利用像增强CCD相机对脉冲CO2激光器的放电区进行观测，获得了放电辉光的发展过程，由此研究了长脉冲放电电路和短脉冲放电电路对放电过程的影响。发现普通电容放电电路（长脉冲放电电路）存在与自持放电阶段相对应的二次辉光；采用磁压缩开关的短脉冲放电电路，预电离出现较晚，但预电离辉光峰值和主放电辉光峰值之间间距较短，不存在自持放电阶段，只观测到一次强辉光。长脉冲放电电路与短脉冲放电电路在放电的后期均存在一个阴极位降区形成的过程。短脉冲放电电路有利于产生更窄的脉宽和更高的峰值功率。
2008, 20.
摘要:
分析了外大气层空间烟幕微粒的运动特性、烟幕发生器的施放方式及红外烟幕的遮蔽效果，论证了红外烟幕应用于外大气层空间的可行性。以粒径1～10 μm的超微粉天然鳞片石墨为例，计算分析了红外烟幕在外大气层空间应用中的运动特性、有效遮蔽时间和范围。在烟幕施放过程中，施放时赋予烟幕微粒相对于飞行器的初速度直接影响了烟幕的扩散速度，从而影响了烟幕的滞留时间。通过控制烟幕发生器的施放速度，使用较小体积和质量的烟幕剂，可在约10 min内实现对外大气层空间目标的遮蔽需求。
分析了外大气层空间烟幕微粒的运动特性、烟幕发生器的施放方式及红外烟幕的遮蔽效果，论证了红外烟幕应用于外大气层空间的可行性。以粒径1～10 μm的超微粉天然鳞片石墨为例，计算分析了红外烟幕在外大气层空间应用中的运动特性、有效遮蔽时间和范围。在烟幕施放过程中，施放时赋予烟幕微粒相对于飞行器的初速度直接影响了烟幕的扩散速度，从而影响了烟幕的滞留时间。通过控制烟幕发生器的施放速度，使用较小体积和质量的烟幕剂，可在约10 min内实现对外大气层空间目标的遮蔽需求。
2008, 20.
摘要:
考虑光束的发散、光栅角色散以及光栅制作过程中存在的刻槽倾角误差，应用光线追迹方法，建立了激光束入射到光栅时相位变化的计算模型。利用衍射积分方法和光束非相干叠加原理，推导出阵列光源各子光束经谱合成系统后合成光束的光强分布解析表达式。在此基础上，利用强度二阶矩方法，计算了合成光束的M2因子，并定量分析了光栅角色散和光栅刻槽倾角误差对谱合成光束特性的影响。研究结果表明:光栅角色散和光栅刻槽倾角误差的存在均会导致谱合成光束的光束质量变差，光栅刻槽倾角误差的影响比光栅角色散的影响更为明显。
考虑光束的发散、光栅角色散以及光栅制作过程中存在的刻槽倾角误差，应用光线追迹方法，建立了激光束入射到光栅时相位变化的计算模型。利用衍射积分方法和光束非相干叠加原理，推导出阵列光源各子光束经谱合成系统后合成光束的光强分布解析表达式。在此基础上，利用强度二阶矩方法，计算了合成光束的M2因子，并定量分析了光栅角色散和光栅刻槽倾角误差对谱合成光束特性的影响。研究结果表明:光栅角色散和光栅刻槽倾角误差的存在均会导致谱合成光束的光束质量变差，光栅刻槽倾角误差的影响比光栅角色散的影响更为明显。
2008, 20.
摘要:
平行光管是安装、调校、测试光学仪器的重要工具之一，也是光学量度仪器中的重要组成部分。为了提高平行光管的测量精度，利用衍射元件的特殊色差特性和像差特性，提出了折射-衍射混合平行光管的设计方案，系统的入瞳口径为80 mm，焦距为500 mm，系统总长小于550 mm。设计结果表明，系统的最大弥散斑直径为5.2 mm，角分辨率小于4.3″，在空间频率50 lp/mm处，系统的调制传递函数高于0.8，接近衍射极限。
平行光管是安装、调校、测试光学仪器的重要工具之一，也是光学量度仪器中的重要组成部分。为了提高平行光管的测量精度，利用衍射元件的特殊色差特性和像差特性，提出了折射-衍射混合平行光管的设计方案，系统的入瞳口径为80 mm，焦距为500 mm，系统总长小于550 mm。设计结果表明，系统的最大弥散斑直径为5.2 mm，角分辨率小于4.3″，在空间频率50 lp/mm处，系统的调制传递函数高于0.8，接近衍射极限。
2008, 20.
摘要:
以正硅酸乙酯为硅源，十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，聚乙二醇为分散剂，采用溶胶-凝胶法制备出SiO2纳米粒子，应用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪和X射线能谱仪研究了粒子的性能。结果表明：所得产物是具有周期性规则介孔的棒状粒子，长径比随着硅源、模板剂和分散剂浓度的降低而减小；向反应体系中引入乙醇，随着乙醇与水的体积比例的增加，粒子由棒状向球状转变，进而形成不规则絮状凝聚体。用硅烷化技术对SiO2纳米棒表面进行修饰后吸附平均粒径3.7 nm的金种子，再用多轮生长法使种子长大，经过30轮生长，种子平均粒径增大至59 nm，得到了SiO2-Au复合纳米体系。透射电镜和紫外-可见分光光度计分析结果表明：金纳米粒子锚接在SiO2纳米棒表面的某些点位，呈分散分布；复合体系表现出强烈的金的表面等离子体共振吸收峰，该峰随着金粒子的粒径增大，在500~700 nm波段内红移。
以正硅酸乙酯为硅源，十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，聚乙二醇为分散剂，采用溶胶-凝胶法制备出SiO2纳米粒子，应用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪和X射线能谱仪研究了粒子的性能。结果表明：所得产物是具有周期性规则介孔的棒状粒子，长径比随着硅源、模板剂和分散剂浓度的降低而减小；向反应体系中引入乙醇，随着乙醇与水的体积比例的增加，粒子由棒状向球状转变，进而形成不规则絮状凝聚体。用硅烷化技术对SiO2纳米棒表面进行修饰后吸附平均粒径3.7 nm的金种子，再用多轮生长法使种子长大，经过30轮生长，种子平均粒径增大至59 nm，得到了SiO2-Au复合纳米体系。透射电镜和紫外-可见分光光度计分析结果表明：金纳米粒子锚接在SiO2纳米棒表面的某些点位，呈分散分布；复合体系表现出强烈的金的表面等离子体共振吸收峰，该峰随着金粒子的粒径增大，在500~700 nm波段内红移。
2008, 20.
摘要:
HT-7托卡马克的逃逸电子诊断系统由CdTe,BGO,Na三种探测器组成，可以用来观测逃逸电子撞击托卡马克第一壁材料产生的硬X射线轫致辐射，它的能量响应范围是0.3~1.5 MeV。结合电子回旋辐射、中子等诊断手段，研究了HT-7超导托卡马克在低杂波电流驱动下的逃逸电子行为。实验结果显示：高功率低杂波的关断和低功率低杂波的投入都会增强逃逸电子的产生，但是如果低杂波可以将等离子体环电压降低到逃逸的阈值电场以下，低杂波的投入就可以抑制电子的逃逸。逃逸电子的产生还和低杂波功率有着密切的关系，可以通过控制低杂波的投入和关断的时刻以及改变低杂波功率来抑制逃逸电子的产生。
HT-7托卡马克的逃逸电子诊断系统由CdTe,BGO,Na三种探测器组成，可以用来观测逃逸电子撞击托卡马克第一壁材料产生的硬X射线轫致辐射，它的能量响应范围是0.3~1.5 MeV。结合电子回旋辐射、中子等诊断手段，研究了HT-7超导托卡马克在低杂波电流驱动下的逃逸电子行为。实验结果显示：高功率低杂波的关断和低功率低杂波的投入都会增强逃逸电子的产生，但是如果低杂波可以将等离子体环电压降低到逃逸的阈值电场以下，低杂波的投入就可以抑制电子的逃逸。逃逸电子的产生还和低杂波功率有着密切的关系，可以通过控制低杂波的投入和关断的时刻以及改变低杂波功率来抑制逃逸电子的产生。
2008, 20.
摘要:
由伏拉索夫方程和费米分布函数的相对论性修正形式推导出相对论性正负电子对等离子体中横波的色散方程,对等离子体中的横波进行解析研究，得到长波支和短波支的色散关系。从解析的色散曲线发现了与Mikhailovskii在极端相对论性情况下对于电子-离子等离子体中色散关系研究相类似的结果:在极端相对论性等离子体中横波的解析色散曲线具有不连续性。基于解析色散曲线的不连续性，进而采用数值计算的方法求解了完整的等离子体色散方程，得到其数值解，数值色散曲线可将解析上的长波和短波衔接起来，使其成为一条完整的色散曲线。
由伏拉索夫方程和费米分布函数的相对论性修正形式推导出相对论性正负电子对等离子体中横波的色散方程,对等离子体中的横波进行解析研究，得到长波支和短波支的色散关系。从解析的色散曲线发现了与Mikhailovskii在极端相对论性情况下对于电子-离子等离子体中色散关系研究相类似的结果:在极端相对论性等离子体中横波的解析色散曲线具有不连续性。基于解析色散曲线的不连续性，进而采用数值计算的方法求解了完整的等离子体色散方程，得到其数值解，数值色散曲线可将解析上的长波和短波衔接起来，使其成为一条完整的色散曲线。
2008, 20.
摘要:
采用传统降温法，利用不同原料从氘化程度为85%的溶液生长了四方相磷酸二氘钾(DKDP)晶体，并选取部分样品进行三倍频光损伤阈值测试。实验结果表明：不同纯度原料对DKDP晶体的损伤阈值以及DKDP晶体的生长溶液稳定性的影响效果相反，即由于原料中杂质金属离子含量的差别，高纯原料生长的晶体较一般原料生长的晶体损伤阈值可提高1.5倍，但其生长溶液的稳定性比一般原料低。
采用传统降温法，利用不同原料从氘化程度为85%的溶液生长了四方相磷酸二氘钾(DKDP)晶体，并选取部分样品进行三倍频光损伤阈值测试。实验结果表明：不同纯度原料对DKDP晶体的损伤阈值以及DKDP晶体的生长溶液稳定性的影响效果相反，即由于原料中杂质金属离子含量的差别，高纯原料生长的晶体较一般原料生长的晶体损伤阈值可提高1.5倍，但其生长溶液的稳定性比一般原料低。
2008, 20.
摘要:
采用干涉仪和台阶仪测试蚀刻深度随时间的变化，结合材料去除速率测量，研究了HF酸蚀液对熔石英表面蚀刻的影响。测试了蚀刻后损伤阈值和表面粗糙度的变化。研究表明，熔石英表面重沉积层厚度约16 nm，亚表面缺陷层大于106 nm；重沉积层去除后损伤阈值增大，随亚表面缺陷层暴露其阈值先降低后又增加，最后趋于稳定；然而，随蚀刻时间的增加，其表面粗糙度增大。分析表明，蚀刻到200 nm能有效地提高熔石英的低损伤阈值，有利于降低初始损伤点数量和提高熔石英表面的机械强度。
采用干涉仪和台阶仪测试蚀刻深度随时间的变化，结合材料去除速率测量，研究了HF酸蚀液对熔石英表面蚀刻的影响。测试了蚀刻后损伤阈值和表面粗糙度的变化。研究表明，熔石英表面重沉积层厚度约16 nm，亚表面缺陷层大于106 nm；重沉积层去除后损伤阈值增大，随亚表面缺陷层暴露其阈值先降低后又增加，最后趋于稳定；然而，随蚀刻时间的增加，其表面粗糙度增大。分析表明，蚀刻到200 nm能有效地提高熔石英的低损伤阈值，有利于降低初始损伤点数量和提高熔石英表面的机械强度。
2008, 20.
摘要:
通过真空沉积法制备了苝类和酞菁类衍生物的单、双层薄膜，并对其进行了原子力显微镜形貌表征和傅里叶变换红外光谱、紫外/可见吸收光谱和荧光光谱表征。结果显示：这些薄膜的表面光滑、平整，在450～750 nm有宽而强的吸收，虽然单层薄膜有较强的吸收，但是复合双层薄膜却表现出很强的荧光淬灭。这符合靶丸高压缩内爆对激光烧蚀均匀化的要求。
通过真空沉积法制备了苝类和酞菁类衍生物的单、双层薄膜，并对其进行了原子力显微镜形貌表征和傅里叶变换红外光谱、紫外/可见吸收光谱和荧光光谱表征。结果显示：这些薄膜的表面光滑、平整，在450～750 nm有宽而强的吸收，虽然单层薄膜有较强的吸收，但是复合双层薄膜却表现出很强的荧光淬灭。这符合靶丸高压缩内爆对激光烧蚀均匀化的要求。
2008, 20.
摘要:
采用脉冲激光沉积方法在不同衬底温度下制备了最高硬度与弹性模量分别达45 GPa和290 GPa，且表面十分光滑的类金刚石薄膜。在相对湿度为80%的条件下，薄膜最低的摩擦系数与磨损率分别为0.045与5.74×10-10 mm3·N-1·m-1。实验结果表明,硬度与弹性模量随衬底温度升高而降低，摩擦系数与磨损率随衬底温度升高而增大。拉曼光谱表明:在室温下制备的薄膜为典型类金刚石结构，sp3含量高达76.8%，而随温度升高，薄膜结构逐渐经无定形碳结构向纳米晶石墨结构方向发展，sp3含量也随之降低，力学性能变差。
采用脉冲激光沉积方法在不同衬底温度下制备了最高硬度与弹性模量分别达45 GPa和290 GPa，且表面十分光滑的类金刚石薄膜。在相对湿度为80%的条件下，薄膜最低的摩擦系数与磨损率分别为0.045与5.74×10-10 mm3·N-1·m-1。实验结果表明,硬度与弹性模量随衬底温度升高而降低，摩擦系数与磨损率随衬底温度升高而增大。拉曼光谱表明:在室温下制备的薄膜为典型类金刚石结构，sp3含量高达76.8%，而随温度升高，薄膜结构逐渐经无定形碳结构向纳米晶石墨结构方向发展，sp3含量也随之降低，力学性能变差。
2008, 20.
摘要:
编组站是靶场光路传输系统的重要组成部分，编组站镜架的稳定性对光路的传输有着直接的影响。为了分析微振动对光束指向性的影响，采用有限元分析软件建立镜架的有限元模型，将数字式地震仪测得的镜架安装平台的速度功率谱密度函数作为载荷施加到分析模型上，计算得到了编组站光学元件（A,B,C,D）在基座微振动激励作用下的转角漂移分别为0.338，0.327，0.289，0.241 mrad，均小于稳定性指标0.460 mrad的要求；采用加速度传感器对光学元件A的转角漂移测试结果为0.340 mrad，与分析结果的误差为0.6%，说明所采用的计算分析方法是有效的，为精密镜架的设计分析提供了有效的方法。
编组站是靶场光路传输系统的重要组成部分，编组站镜架的稳定性对光路的传输有着直接的影响。为了分析微振动对光束指向性的影响，采用有限元分析软件建立镜架的有限元模型，将数字式地震仪测得的镜架安装平台的速度功率谱密度函数作为载荷施加到分析模型上，计算得到了编组站光学元件（A,B,C,D）在基座微振动激励作用下的转角漂移分别为0.338，0.327，0.289，0.241 mrad，均小于稳定性指标0.460 mrad的要求；采用加速度传感器对光学元件A的转角漂移测试结果为0.340 mrad，与分析结果的误差为0.6%，说明所采用的计算分析方法是有效的，为精密镜架的设计分析提供了有效的方法。
2008, 20.
摘要:
以氨水作催化剂、正硅酸乙酯为硅源、乙醇为溶剂，采用改进溶胶-凝胶法制备了系列单分散SiO2微球，研究了平均粒径为250，280，320 nm单分散SiO2微球在水、无水乙醇、丙酮等介质中的沉降与自组装过程。还对单分散体系重力沉降组装欧泊模板的形成机理进行了讨论。SEM表明，微球在无水乙醇和丙酮沉降介质中均能组装形成3维有序密堆积结构的欧泊，但在无水乙醇中要优于在丙酮中。沉降速度实验表明，相同粒径的单分散SiO2微球在水、乙醇、丙酮作为沉降介质中的沉降速度相差并不大，沉降介质对重力水平沉降组装模板的影响主要是由于其表面张力与粘度不同造成的。
以氨水作催化剂、正硅酸乙酯为硅源、乙醇为溶剂，采用改进溶胶-凝胶法制备了系列单分散SiO2微球，研究了平均粒径为250，280，320 nm单分散SiO2微球在水、无水乙醇、丙酮等介质中的沉降与自组装过程。还对单分散体系重力沉降组装欧泊模板的形成机理进行了讨论。SEM表明，微球在无水乙醇和丙酮沉降介质中均能组装形成3维有序密堆积结构的欧泊，但在无水乙醇中要优于在丙酮中。沉降速度实验表明，相同粒径的单分散SiO2微球在水、乙醇、丙酮作为沉降介质中的沉降速度相差并不大，沉降介质对重力水平沉降组装模板的影响主要是由于其表面张力与粘度不同造成的。
2008, 20.
摘要:
针对惯性约束聚变（ICF）实验装置上中子活化Cu样品的传递问题，设计并研制了“跑兔”装置，解决了“兔子”的顺畅传输、减速、定位、缓冲等问题。实验验证结果表明，“兔子”运动特性的实验曲线与理论模拟曲线吻合得很好，“兔子”可在1.12 s的时间范围内顺利地传输到14.3 m远的指定位置，平均速度为12.8 m/s，完全满足Cu样品的活化分析要求。
针对惯性约束聚变（ICF）实验装置上中子活化Cu样品的传递问题，设计并研制了“跑兔”装置，解决了“兔子”的顺畅传输、减速、定位、缓冲等问题。实验验证结果表明，“兔子”运动特性的实验曲线与理论模拟曲线吻合得很好，“兔子”可在1.12 s的时间范围内顺利地传输到14.3 m远的指定位置，平均速度为12.8 m/s，完全满足Cu样品的活化分析要求。
2008, 20.
摘要:
使用直接传输方法分析有限周期Mushroom-like 电磁带隙结构的表面波带隙，与无限周期的电磁带隙结构表面波色散能带图相比，该方法能大大缩短分析时间。将电磁带隙结构放置于波导底面，通过计算波导的传输系数，分析了不同波导高度和电磁带隙结构周期数对带隙范围的影响。加工了Mushroom-like电磁带隙结构样品，并使用一对探针耦合的方法测量了电磁带隙结构的TE和TM表面波带隙，实验结果表明使用直接传输方法确定的表面波带隙与测量数据吻合良好，证明了此方法的有效性。
使用直接传输方法分析有限周期Mushroom-like 电磁带隙结构的表面波带隙，与无限周期的电磁带隙结构表面波色散能带图相比，该方法能大大缩短分析时间。将电磁带隙结构放置于波导底面，通过计算波导的传输系数，分析了不同波导高度和电磁带隙结构周期数对带隙范围的影响。加工了Mushroom-like电磁带隙结构样品，并使用一对探针耦合的方法测量了电磁带隙结构的TE和TM表面波带隙，实验结果表明使用直接传输方法确定的表面波带隙与测量数据吻合良好，证明了此方法的有效性。
2008, 20.
摘要:
运用2维全电磁粒子模拟程序，综合硬管磁绝缘线振荡器和渐变型磁绝缘线振荡器的优点，设计了具有较易起振和较高效率L波段磁绝缘线振荡器。在普通L波段MILO的基础上,主要进行了两个方面的改进，一是将磁绝缘二极管设计为轴向，即绝缘磁场主要由阴极端面发射的电流提供，二极管间隙为2.2 cm；二是增加慢波结构叶片数目，加入渐变叶片结构，形成渐变MILO模型，叶片总数为13。并针对矩形和具有慢上升前沿的脉冲电压波形分别进行了输出腔、叶片等的优化。两种优化模型在输入电压500~600 kV时，在L波段都获得输出周期平均功率超过5 GW、效率大于20%的微波输出。并对实验中可能产生的射频击穿的问题，提出采用对扼流片尖端进行倒角处理以降低场强。模拟表明，该方法对输出功率和效率影响不大，但有效减小了击穿压力。
运用2维全电磁粒子模拟程序，综合硬管磁绝缘线振荡器和渐变型磁绝缘线振荡器的优点，设计了具有较易起振和较高效率L波段磁绝缘线振荡器。在普通L波段MILO的基础上,主要进行了两个方面的改进，一是将磁绝缘二极管设计为轴向，即绝缘磁场主要由阴极端面发射的电流提供，二极管间隙为2.2 cm；二是增加慢波结构叶片数目，加入渐变叶片结构，形成渐变MILO模型，叶片总数为13。并针对矩形和具有慢上升前沿的脉冲电压波形分别进行了输出腔、叶片等的优化。两种优化模型在输入电压500~600 kV时，在L波段都获得输出周期平均功率超过5 GW、效率大于20%的微波输出。并对实验中可能产生的射频击穿的问题，提出采用对扼流片尖端进行倒角处理以降低场强。模拟表明，该方法对输出功率和效率影响不大，但有效减小了击穿压力。
2008, 20.
摘要:
通过建立外加载谐振腔的等效电路模型，给出了加载以后外加载谐振腔的频率、品质因数和间隙阻抗的解析计算公式，并使用电磁场模拟软件证明了计算结果的正确性。由计算和模拟结果显示，在使用谐振腔加载的方法降低品质因数的同时，还可以利用模式重叠进一步展宽频带。由等效电路模型分析了主腔和负载腔的品质因数、主腔和负载腔之间的频率差以及耦合口的大小对加载后谐振腔的品质因数和间隙阻抗的影响。
通过建立外加载谐振腔的等效电路模型，给出了加载以后外加载谐振腔的频率、品质因数和间隙阻抗的解析计算公式，并使用电磁场模拟软件证明了计算结果的正确性。由计算和模拟结果显示，在使用谐振腔加载的方法降低品质因数的同时，还可以利用模式重叠进一步展宽频带。由等效电路模型分析了主腔和负载腔的品质因数、主腔和负载腔之间的频率差以及耦合口的大小对加载后谐振腔的品质因数和间隙阻抗的影响。
2008, 20.
摘要:
由均匀平面电磁波在左右手媒质界面满足的切向边界条件出发，推导了电磁波由线性传统媒质入射到非线性左手媒质时波的传播特性。利用时间延迟的方法，给出全反射情况下媒质界面非线性Goos-Hnchen位移表达式。分析了非线性左手媒质界面的侧向位移随入射角及入射波电场强度的变化关系，发现入射波场强对传输特性起决定作用:当入射波电场小于临界场强时，调节入射场强可以控制相应的侧向位移；当入射波电场大于临界场强时，不再满足全反射条件，部分入射波透射到非线性介质中。波导中加入非线性介质不仅可以调节侧向位移的大小，且可以实现对入射波场强的控制。
由均匀平面电磁波在左右手媒质界面满足的切向边界条件出发，推导了电磁波由线性传统媒质入射到非线性左手媒质时波的传播特性。利用时间延迟的方法，给出全反射情况下媒质界面非线性Goos-Hnchen位移表达式。分析了非线性左手媒质界面的侧向位移随入射角及入射波电场强度的变化关系，发现入射波场强对传输特性起决定作用:当入射波电场小于临界场强时，调节入射场强可以控制相应的侧向位移；当入射波电场大于临界场强时，不再满足全反射条件，部分入射波透射到非线性介质中。波导中加入非线性介质不仅可以调节侧向位移的大小，且可以实现对入射波场强的控制。
2008, 20.
摘要:
介绍了亚纳秒前沿有界波模拟器的组成、主要技术指标和传输线结构。用时域有限差分法对模拟器的场传播和场分布进行了数值模拟，并实测了工作区域的电场分布。测量结果表明:不同位置处场的上升时间基本不变，约为800 ps，1 m×1 m×1 m工作区域内的电场两侧不均匀性约为10%，前后位置约为±50%，满足技术指标要求，场的分布与数值模拟结果相一致。
介绍了亚纳秒前沿有界波模拟器的组成、主要技术指标和传输线结构。用时域有限差分法对模拟器的场传播和场分布进行了数值模拟，并实测了工作区域的电场分布。测量结果表明:不同位置处场的上升时间基本不变，约为800 ps，1 m×1 m×1 m工作区域内的电场两侧不均匀性约为10%，前后位置约为±50%，满足技术指标要求，场的分布与数值模拟结果相一致。
2008, 20.
摘要:
在20 GW加速器平台上开展了S波段相对论速调管振荡器（RKO）的单次和重复频率束流调制和微波辐射的实验研究。采用无箔空心阴极和0.9 T的恒流源磁场引出束压1 MV、束流13 kA、脉宽40 ns的环形电子束驱动RKO，该电子束经过3个紧密耦合的扩展互作用腔再经过一段漂移管的群聚后，产生了7.8 kA/20 ns的基波调制束流，该调制束流激励三轴输出腔，单次运行输出了3.5 GW的微波辐射，束波转换效率29%，脉宽20 ns；脉冲重复频率20 Hz运行时，输出微波功率3.4 GW，束波转换效率26%。该振荡器具有起振时间快、输出频谱较纯和结构紧凑等优点。
在20 GW加速器平台上开展了S波段相对论速调管振荡器（RKO）的单次和重复频率束流调制和微波辐射的实验研究。采用无箔空心阴极和0.9 T的恒流源磁场引出束压1 MV、束流13 kA、脉宽40 ns的环形电子束驱动RKO，该电子束经过3个紧密耦合的扩展互作用腔再经过一段漂移管的群聚后，产生了7.8 kA/20 ns的基波调制束流，该调制束流激励三轴输出腔，单次运行输出了3.5 GW的微波辐射，束波转换效率29%，脉宽20 ns；脉冲重复频率20 Hz运行时，输出微波功率3.4 GW，束波转换效率26%。该振荡器具有起振时间快、输出频谱较纯和结构紧凑等优点。
2008, 20.
摘要:
应用蒙特卡罗法和传输线耦合响应计算公式分析了瞬态外场激励下传输线耦合响应的分布规律。分析对象为二导体架空线和以大地为回路的多导体架空线。分析中将电磁波的入射参数，包括极化角、入射角和方位角作为一组随机变量，并由计算机随机产生。应用瞬态外场激励下二导体传输线终端耦合响应的解析公式和多导体传输线节点导纳方程分别分析端接传输线耦合电流和耦合电压响应绝对值的峰值，并得出响应的概率分布曲线。当传输线入射参数在［0,π/2］范围内变化时，对于二导体架空线终端电流而言，随着终端端接电阻的不同，架空线近端与远端的电流响应绝对值峰值的概率分布曲线不同。对于共地三导体架空线来说，在接相同端接电阻的情况下，远端高电压分布概率大于近端的分布概率，中间导体近远两端在高电压区域分布概率要比两边导体低。
应用蒙特卡罗法和传输线耦合响应计算公式分析了瞬态外场激励下传输线耦合响应的分布规律。分析对象为二导体架空线和以大地为回路的多导体架空线。分析中将电磁波的入射参数，包括极化角、入射角和方位角作为一组随机变量，并由计算机随机产生。应用瞬态外场激励下二导体传输线终端耦合响应的解析公式和多导体传输线节点导纳方程分别分析端接传输线耦合电流和耦合电压响应绝对值的峰值，并得出响应的概率分布曲线。当传输线入射参数在［0,π/2］范围内变化时，对于二导体架空线终端电流而言，随着终端端接电阻的不同，架空线近端与远端的电流响应绝对值峰值的概率分布曲线不同。对于共地三导体架空线来说，在接相同端接电阻的情况下，远端高电压分布概率大于近端的分布概率，中间导体近远两端在高电压区域分布概率要比两边导体低。
2008, 20.
摘要:
根据辐射场测量并确定已知尺寸和工作频率的波导内可能存在的模式(即模式诊断)是一个电磁逆问题。针对该逆问题，利用电磁分析软件计算过模圆波导馈电圆锥喇叭天线的远区辐射场，通过比较多种模式以不同比例组合馈电产生的总辐射场之间的差异,研究模式诊断逆问题的病态程度。结果表明该逆问题病态严重，模式成分比例变化很大，但某些位置上辐射场变化较小甚至没有区别，即辐射场对各模式比例变化不敏感。如果在这些位置上测量则很难判断出各模式的成分，只有通过增加信息量才能缓解病态的严重程度，得到较准确的结果。通过分析，给出了对各模式组合比例变化敏感的测量位置。
根据辐射场测量并确定已知尺寸和工作频率的波导内可能存在的模式(即模式诊断)是一个电磁逆问题。针对该逆问题，利用电磁分析软件计算过模圆波导馈电圆锥喇叭天线的远区辐射场，通过比较多种模式以不同比例组合馈电产生的总辐射场之间的差异,研究模式诊断逆问题的病态程度。结果表明该逆问题病态严重，模式成分比例变化很大，但某些位置上辐射场变化较小甚至没有区别，即辐射场对各模式比例变化不敏感。如果在这些位置上测量则很难判断出各模式的成分，只有通过增加信息量才能缓解病态的严重程度，得到较准确的结果。通过分析，给出了对各模式组合比例变化敏感的测量位置。
2008, 20.
摘要:
在新型L波段多注速调管的研制中，为了降低电磁聚焦系统的设计难度，需要减小输出波导的截面尺寸。为此，提出了在速调管输出组件中应用脊波导的方案。针对该型速调管的要求，设计了完整的脊波导输出组件并进行验证。计算结果表明，这种采用了脊波导的速调管输出组件，能够在10％的带宽内达到1.2以下的驻波比，理论功率容量达到490 MW。采用了该方案的组件尺寸紧凑，加工方便，调试容易。
在新型L波段多注速调管的研制中，为了降低电磁聚焦系统的设计难度，需要减小输出波导的截面尺寸。为此，提出了在速调管输出组件中应用脊波导的方案。针对该型速调管的要求，设计了完整的脊波导输出组件并进行验证。计算结果表明，这种采用了脊波导的速调管输出组件，能够在10％的带宽内达到1.2以下的驻波比，理论功率容量达到490 MW。采用了该方案的组件尺寸紧凑，加工方便，调试容易。
2008, 20.
摘要:
在进行脉冲变压器多匝数（实际变压器绕组匝数多达4000以上）锥形绕组电压分布仿真时，绕组感应系数矩阵巨大的计算量是制约其实现的瓶颈之一。为了克服此瓶颈，研究了绕组感应系数矩阵的规律性，指出感应系数存在端部效应，且线圈间的互有感应系数随间距衰减很快。在此基础上提出了脉冲变压器锥形绕组感应系数矩阵的简化计算方法，对多匝数绕组,该方法能传统方法所需的n(n+1)/2步减少至2n+25（n为绕组匝数），大大减少了计算量，使多匝数绕组的仿真计算成为可能。
在进行脉冲变压器多匝数（实际变压器绕组匝数多达4000以上）锥形绕组电压分布仿真时，绕组感应系数矩阵巨大的计算量是制约其实现的瓶颈之一。为了克服此瓶颈，研究了绕组感应系数矩阵的规律性，指出感应系数存在端部效应，且线圈间的互有感应系数随间距衰减很快。在此基础上提出了脉冲变压器锥形绕组感应系数矩阵的简化计算方法，对多匝数绕组,该方法能传统方法所需的n(n+1)/2步减少至2n+25（n为绕组匝数），大大减少了计算量，使多匝数绕组的仿真计算成为可能。
2008, 20.
摘要:
初级试验平台磁绝缘传输线的电路模拟描述了电压脉冲从水传输线、绝缘堆、内外磁绝缘传输线到丝阵负载的传播及作用过程。在模拟中将脉冲传输经过的所有电路结构，等效成具有不同电长度及阻抗的273个传输线单元，其中包括195个磁绝缘传输线单元；通过计算得到了各个传输线单元的传导电流、界面电压，磁绝缘传输线单元的损失电流、流动阻抗、接地电阻，以及丝阵负载内爆过程中的半径变化、电流及电压等，并对主要计算结果进行了分析比较。模拟结果的可靠性及精度有待于相关实验结果的检验。
初级试验平台磁绝缘传输线的电路模拟描述了电压脉冲从水传输线、绝缘堆、内外磁绝缘传输线到丝阵负载的传播及作用过程。在模拟中将脉冲传输经过的所有电路结构，等效成具有不同电长度及阻抗的273个传输线单元，其中包括195个磁绝缘传输线单元；通过计算得到了各个传输线单元的传导电流、界面电压，磁绝缘传输线单元的损失电流、流动阻抗、接地电阻，以及丝阵负载内爆过程中的半径变化、电流及电压等，并对主要计算结果进行了分析比较。模拟结果的可靠性及精度有待于相关实验结果的检验。
2008, 20.
摘要:
在研究反偏压4H-SiC肖特基二极管作为g射线探测器工作机理的基础上建立了数值模型，模拟了不同偏压和辐照剂量率下探测器的暗电流、工作电流和灵敏度。模拟结果表明:探测器的灵敏度随反向偏压的增加而上升;对于Au/SiC肖特基二极管，有源区掺杂数密度为2.2×1015 cm-3时，0 V偏压下探测器的灵敏度为13.9×10-9 C/Gy，100 V偏压下为24.5×10-9 C/Gy。计算结果与实验数据符合得较好。
在研究反偏压4H-SiC肖特基二极管作为g射线探测器工作机理的基础上建立了数值模型，模拟了不同偏压和辐照剂量率下探测器的暗电流、工作电流和灵敏度。模拟结果表明:探测器的灵敏度随反向偏压的增加而上升;对于Au/SiC肖特基二极管，有源区掺杂数密度为2.2×1015 cm-3时，0 V偏压下探测器的灵敏度为13.9×10-9 C/Gy，100 V偏压下为24.5×10-9 C/Gy。计算结果与实验数据符合得较好。
2008, 20.
摘要:
分析了回流离子基本物理特性及特征参数的检测与信号处理方法，设计了激光干涉实验方案。简要介绍了该实验方案的优缺点，并针对具体实验调试工作中出现的不利于信号检测的问题,总结出了解决方法：严格按照成像质量要求进行光学元器件的设计、加工、选型、调试,可获得较为理想的静态干涉图像；在激光干涉条纹输出与分幅相机之间增加一定缩束比例的缩束镜，可获得动态干涉图像；采用铅等重金属材料对分幅相机进行屏蔽可提高测量图像的信噪比；在6 μs时间段内，采用变时延和时间间隔的方法，获得了回流离子的状态信息。最后对实验所获得的干涉图像进行了分析处理，获得了假设条件下回流离子的密度分布。
分析了回流离子基本物理特性及特征参数的检测与信号处理方法，设计了激光干涉实验方案。简要介绍了该实验方案的优缺点，并针对具体实验调试工作中出现的不利于信号检测的问题,总结出了解决方法：严格按照成像质量要求进行光学元器件的设计、加工、选型、调试,可获得较为理想的静态干涉图像；在激光干涉条纹输出与分幅相机之间增加一定缩束比例的缩束镜，可获得动态干涉图像；采用铅等重金属材料对分幅相机进行屏蔽可提高测量图像的信噪比；在6 μs时间段内，采用变时延和时间间隔的方法，获得了回流离子的状态信息。最后对实验所获得的干涉图像进行了分析处理，获得了假设条件下回流离子的密度分布。
2008, 20.
摘要:
介绍了EAST第一条中性束注入束线内部偏转系统的结构。以参数为80 keV，70 A的氘束作为参考束，分析了经过中性化气体靶后，束流中高能粒子的能量成分；通过计算不同能量离子的偏转半径，说明了束截面在纵向的扩展情况；阐述了束散角的产生原理，分析了束散角对偏转系统窗口设计的影响。结果表明，偏转系统入射窗口和出射窗口尺寸一般和入射束的尺寸一致；偏转系统入射窗口和回转窗口的尺寸和相对位置满足一定条件，可使装置的热负荷相对较小，且各部分热负荷相对均匀。
介绍了EAST第一条中性束注入束线内部偏转系统的结构。以参数为80 keV，70 A的氘束作为参考束，分析了经过中性化气体靶后，束流中高能粒子的能量成分；通过计算不同能量离子的偏转半径，说明了束截面在纵向的扩展情况；阐述了束散角的产生原理，分析了束散角对偏转系统窗口设计的影响。结果表明，偏转系统入射窗口和出射窗口尺寸一般和入射束的尺寸一致；偏转系统入射窗口和回转窗口的尺寸和相对位置满足一定条件，可使装置的热负荷相对较小，且各部分热负荷相对均匀。
2008, 20.
摘要:
采用周期性原子阵列方法建立bcc Fe中的刃型位错，利用分子动力学计算了0 K时bcc Fe的位错芯里氦-空位团的稳定性，并与理想Fe晶体里氦-空位团的稳定性进行比较发现,位错的作用导致氦-空位团不稳定。点缺陷（He、空位与自间隙Fe原子）与氦-空位团的结合能与团中氦-空位比例密切相关，当氦与空位数之比在3~6时，结合能趋于稳定。
采用周期性原子阵列方法建立bcc Fe中的刃型位错，利用分子动力学计算了0 K时bcc Fe的位错芯里氦-空位团的稳定性，并与理想Fe晶体里氦-空位团的稳定性进行比较发现,位错的作用导致氦-空位团不稳定。点缺陷（He、空位与自间隙Fe原子）与氦-空位团的结合能与团中氦-空位比例密切相关，当氦与空位数之比在3~6时，结合能趋于稳定。
2008, 20.
摘要:
基于对爆炸发射点火机制的分析，提出了介质增强场致爆炸发射的设想，研制并实验研究了金属-介质复合阴极的电子发射特性；同时，基于对表面闪络爆炸发射机制的分析，研制出了石墨-碳纤维复合阴极并进行了初步实验研究。研究结果表明，金属-介质复合阴极与石墨碳纤维复合阴极电子发射密度均超过17 kA/cm2，使用寿命预计超过105次。
基于对爆炸发射点火机制的分析，提出了介质增强场致爆炸发射的设想，研制并实验研究了金属-介质复合阴极的电子发射特性；同时，基于对表面闪络爆炸发射机制的分析，研制出了石墨-碳纤维复合阴极并进行了初步实验研究。研究结果表明，金属-介质复合阴极与石墨碳纤维复合阴极电子发射密度均超过17 kA/cm2，使用寿命预计超过105次。
2008, 20.
摘要:
介绍了水介质同轴型方波脉冲延时线的基本原理和基本特性参数，并对延时线传输脉冲的脉冲损耗和脉冲畸变的主要影响因素进行了理论分析。在理论分析的基础上，设计、建立了一套延迟500 ns、阻抗为12 Ω的水介质同轴线型方波脉冲延时线，并进行了初步的实验研究。实验结果表明:该延时线输入方波脉冲前沿为18 ns，输出方波脉冲前沿增加到26 ns；方波脉冲幅度损耗率为9.6%；延迟时间为476 ns。
介绍了水介质同轴型方波脉冲延时线的基本原理和基本特性参数，并对延时线传输脉冲的脉冲损耗和脉冲畸变的主要影响因素进行了理论分析。在理论分析的基础上，设计、建立了一套延迟500 ns、阻抗为12 Ω的水介质同轴线型方波脉冲延时线，并进行了初步的实验研究。实验结果表明:该延时线输入方波脉冲前沿为18 ns，输出方波脉冲前沿增加到26 ns；方波脉冲幅度损耗率为9.6%；延迟时间为476 ns。
2008, 20.
摘要:
为了更有效地测量用于上海同步辐射光源波荡器的积分场误差，在已有的伸展线磁测系统的基础上研制了一套翻转线圈磁测系统，该系统的运动控制、数据采集和数据分析处理均可自动完成。在利用这套磁测系统测量3.4×10-6 T·m磁场积分时获得高于1×10-6 T·m的测量精度，初步的实验结果表明这套波荡器积分磁场测量系统具有测量精度好、速度快的特点，与已有的伸展线磁测系统、平移线圈磁测系统和霍尔点测系统相比，它更适合于测量波荡器的一、二次场积分和多极场分量。
为了更有效地测量用于上海同步辐射光源波荡器的积分场误差，在已有的伸展线磁测系统的基础上研制了一套翻转线圈磁测系统，该系统的运动控制、数据采集和数据分析处理均可自动完成。在利用这套磁测系统测量3.4×10-6 T·m磁场积分时获得高于1×10-6 T·m的测量精度，初步的实验结果表明这套波荡器积分磁场测量系统具有测量精度好、速度快的特点，与已有的伸展线磁测系统、平移线圈磁测系统和霍尔点测系统相比，它更适合于测量波荡器的一、二次场积分和多极场分量。
2008, 20.
摘要:
为追踪国际上脉冲功率技术的发展方向，在“闪光二号”加速器上开展了水介质形成线并联技术、多级多通道气体开关技术和同步触发技术等研究。经过3维结构下电场分布的模拟计算和绝缘设计，采用3根6 Ω小水线并联组成了2 Ω水介质形成线,研制成功了作为主开关的3 MV多级多通道气体触发开关，并实现了3个多级多通道气体开关的并联运行;采用工作时延446 ns的同步触发系统实现了Marx发生器与主开关的延时同步运行。真空负压下的涡流循环冲刷消除水中气泡技术应用于水介质形成线上，有效消除了并联形成线汇聚结构处的气泡，提高了加速器运行的安全性。经过调试后，加速器重新获得了稳定的运行状态，几项新技术的应用获得成功。
为追踪国际上脉冲功率技术的发展方向，在“闪光二号”加速器上开展了水介质形成线并联技术、多级多通道气体开关技术和同步触发技术等研究。经过3维结构下电场分布的模拟计算和绝缘设计，采用3根6 Ω小水线并联组成了2 Ω水介质形成线,研制成功了作为主开关的3 MV多级多通道气体触发开关，并实现了3个多级多通道气体开关的并联运行;采用工作时延446 ns的同步触发系统实现了Marx发生器与主开关的延时同步运行。真空负压下的涡流循环冲刷消除水中气泡技术应用于水介质形成线上，有效消除了并联形成线汇聚结构处的气泡，提高了加速器运行的安全性。经过调试后，加速器重新获得了稳定的运行状态，几项新技术的应用获得成功。
