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RSS2011年 23卷 第08期
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2011, 23.
摘要:
以传输线分布参数模型为基础，推导给出了Ｚ箍缩感兴趣条件下典型脉冲通过指数变阻抗传输线后脉冲波形和传输效率的级数近似解。分析了变阻抗传输线的阻抗变比、长度及脉冲形状和参数对传输效率的影响，以适合PW量级Z箍缩驱动源的水介质整体径向指数变阻抗传输线的参数组合为例计算给出了其传输效率。电压传输效率随传输线阻抗变比、长度增大而增加，随脉冲频谱向高频移动而增加；功率传输效率随传输线阻抗变化剧烈程度减小而增大，随脉冲频谱向高频移动而增大。给出了电压和功率传输效率的简化计算公式。
以传输线分布参数模型为基础，推导给出了Ｚ箍缩感兴趣条件下典型脉冲通过指数变阻抗传输线后脉冲波形和传输效率的级数近似解。分析了变阻抗传输线的阻抗变比、长度及脉冲形状和参数对传输效率的影响，以适合PW量级Z箍缩驱动源的水介质整体径向指数变阻抗传输线的参数组合为例计算给出了其传输效率。电压传输效率随传输线阻抗变比、长度增大而增加，随脉冲频谱向高频移动而增加；功率传输效率随传输线阻抗变化剧烈程度减小而增大，随脉冲频谱向高频移动而增大。给出了电压和功率传输效率的简化计算公式。
2011, 23.
摘要:
利用解析方法和电路模拟方法研究了阻抗变换器功率传输效率的优化设计。电路计算中，采用了脉冲上升沿等效的正半周正弦波作为输入波形的假设，并忽略了水介质能量损失的影响。首先对比了线性、饱和型变化和陡变型变化3种典型阻抗的功率和能量传输效率，分析讨论了影响指数型阻抗变换器功率传输效率的关键影响因素，并得到了功率传输效率最大化的中间参数和符合系数的参数范围。讨论了实际设计中应注意的绝缘安全系数的结构设计、杂散参数对阻抗计算的影响、水介质能量损失等问题。
利用解析方法和电路模拟方法研究了阻抗变换器功率传输效率的优化设计。电路计算中，采用了脉冲上升沿等效的正半周正弦波作为输入波形的假设，并忽略了水介质能量损失的影响。首先对比了线性、饱和型变化和陡变型变化3种典型阻抗的功率和能量传输效率，分析讨论了影响指数型阻抗变换器功率传输效率的关键影响因素，并得到了功率传输效率最大化的中间参数和符合系数的参数范围。讨论了实际设计中应注意的绝缘安全系数的结构设计、杂散参数对阻抗计算的影响、水介质能量损失等问题。
2011, 23.
摘要:
给出了赝火花开关所需辉光放电腔的具体要求,对赝火开关辉光放电腔进行了优化设计，并对优化后的放电腔进行了粒子模拟和实验研究。粒子模拟结果表明：此放电腔为辉光放电腔，辉光放电建立时间约18.5 ns；辉光放电时，此放电腔阴极位降占整个电位降的主要部分，且阴极位降区净离子密度为一常数。实验结果显示：此放电腔为辉光放电腔，其工作在Paschen曲线最低点左侧，放电电压随气压的升高而降低；当辉光放电电流为0.14～3.60 mA时，放电模式为正常辉光放电。
给出了赝火花开关所需辉光放电腔的具体要求,对赝火开关辉光放电腔进行了优化设计，并对优化后的放电腔进行了粒子模拟和实验研究。粒子模拟结果表明：此放电腔为辉光放电腔，辉光放电建立时间约18.5 ns；辉光放电时，此放电腔阴极位降占整个电位降的主要部分，且阴极位降区净离子密度为一常数。实验结果显示：此放电腔为辉光放电腔，其工作在Paschen曲线最低点左侧，放电电压随气压的升高而降低；当辉光放电电流为0.14～3.60 mA时，放电模式为正常辉光放电。
2011, 23.
摘要:
真空磁绝缘传输线建立磁绝缘状态的初始阶段，损失电子轰击阳极，发生轫致辐射。针对自限制流同轴圆筒模型，通过粒子模拟获得了损失前沿在能量传输方向的推进速度、电子到达阳极时的能谱和角分布情况，在此基础上采用蒙特卡罗方法模拟得到了轫致辐射所产生的X射线能谱。数值计算结果表明:电磁波损失前沿在能量传输方向的推进速度小于光速；损失前沿电子密度稳定。在自限制流磁绝缘传输线中，损失电子处在较宽的能量范围内，其电子偏移角度较小。建立了对应于同轴圆筒真空磁绝缘传输线的电子/光子输运模型，获得了损失电子轰击阳极产生的X射线能谱。
真空磁绝缘传输线建立磁绝缘状态的初始阶段，损失电子轰击阳极，发生轫致辐射。针对自限制流同轴圆筒模型，通过粒子模拟获得了损失前沿在能量传输方向的推进速度、电子到达阳极时的能谱和角分布情况，在此基础上采用蒙特卡罗方法模拟得到了轫致辐射所产生的X射线能谱。数值计算结果表明:电磁波损失前沿在能量传输方向的推进速度小于光速；损失前沿电子密度稳定。在自限制流磁绝缘传输线中，损失电子处在较宽的能量范围内，其电子偏移角度较小。建立了对应于同轴圆筒真空磁绝缘传输线的电子/光子输运模型，获得了损失电子轰击阳极产生的X射线能谱。
2011, 23.
摘要:
采用横电磁波传输理论，分析了三导体螺旋脉冲形成线（PFL）（包含内筒、螺旋中筒和外筒）的脉冲形成过程，给出了螺旋PFL的波阻抗、慢波系数、输出脉冲的平顶波动幅度等特征参数的计算公式。研究表明:三导体螺旋PFL具有与螺旋传输线同样的波阻抗和慢波系数；螺旋PFL的输出脉冲平顶波动，随着慢波系数或负载阻抗的增大而减小。
采用横电磁波传输理论，分析了三导体螺旋脉冲形成线（PFL）（包含内筒、螺旋中筒和外筒）的脉冲形成过程，给出了螺旋PFL的波阻抗、慢波系数、输出脉冲的平顶波动幅度等特征参数的计算公式。研究表明:三导体螺旋PFL具有与螺旋传输线同样的波阻抗和慢波系数；螺旋PFL的输出脉冲平顶波动，随着慢波系数或负载阻抗的增大而减小。
2011, 23.
摘要:
从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发，导出了3维多级感应线圈炮电磁场、温度场分布的基本方程，并以电磁场和温度场有限元分析为基础，建立了3维有限元分析模型，忽略级间的相互影响，多级线圈炮中电枢温升可以等效为多个单级电枢的温升，运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程，对单级感应线圈炮中电枢电磁场和温度场进行仿真。计算中考虑了材料物理参数随温度变化对温度场的影响。仿真结果表明：电枢内的温升主要分布在电枢的外表面和尾部；电枢的温度随着电容器组电压和电容增加而升高，这是因为总能量增大，电枢中涡流也增大，从而电枢的温度升高；电枢的触发位置和速度匹配关系，也会对电枢温升造成很大的影响;电枢的温度随着级数的增加逐渐升高，说明电枢在一定级数后达到了材料的熔点而被破坏。
从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发，导出了3维多级感应线圈炮电磁场、温度场分布的基本方程，并以电磁场和温度场有限元分析为基础，建立了3维有限元分析模型，忽略级间的相互影响，多级线圈炮中电枢温升可以等效为多个单级电枢的温升，运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程，对单级感应线圈炮中电枢电磁场和温度场进行仿真。计算中考虑了材料物理参数随温度变化对温度场的影响。仿真结果表明：电枢内的温升主要分布在电枢的外表面和尾部；电枢的温度随着电容器组电压和电容增加而升高，这是因为总能量增大，电枢中涡流也增大，从而电枢的温度升高；电枢的触发位置和速度匹配关系，也会对电枢温升造成很大的影响;电枢的温度随着级数的增加逐渐升高，说明电枢在一定级数后达到了材料的熔点而被破坏。
2011, 23.
摘要:
采用3 300 V/1 200 A IGBT开关及直线变压器的电路结构，实现了单模块时在0.57 Ω负载上4.3 kA的脉冲电流输出和模块串联时在2.2 Ω负载上4.6 kV的电压输出，猝发式重复频率达到200Hz。整个系统包括4个3 300 V/1 200 A的IGBT开关器件及相应的驱动模块、缓冲模块、储能电容和磁芯等。实验结果表明：采用线性变压器的电路拓扑结构能够拓展固态IGBT开关的输出能力；直线变压器的电路结构结合固态IGBT开关能够很好地实现重复频率工作。在实验基础上分析了磁芯饱和及复位问题，并提出了一种有效的不采用复位而解决磁芯饱和的方法。
采用3 300 V/1 200 A IGBT开关及直线变压器的电路结构，实现了单模块时在0.57 Ω负载上4.3 kA的脉冲电流输出和模块串联时在2.2 Ω负载上4.6 kV的电压输出，猝发式重复频率达到200Hz。整个系统包括4个3 300 V/1 200 A的IGBT开关器件及相应的驱动模块、缓冲模块、储能电容和磁芯等。实验结果表明：采用线性变压器的电路拓扑结构能够拓展固态IGBT开关的输出能力；直线变压器的电路结构结合固态IGBT开关能够很好地实现重复频率工作。在实验基础上分析了磁芯饱和及复位问题，并提出了一种有效的不采用复位而解决磁芯饱和的方法。
2011, 23.
摘要:
为了消除脉冲功率装置放电时地电位抬升对测试系统造成的影响，在测量探头和测量设备之间使用了共模电感。对等效电路进行了仿真分析，结果表明：对于探头输出的信号，该共模电感等效为传输线；对于共模信号等效为一个较大的电感，可以实现探头地电位隔离。共模电感使用绕制在磁芯上的同轴电缆制作，并进行了快脉冲信号传输和地电位隔离效果实验。实验结果与理论分析一致。该共模电感的响应时间为5.4 ns，隔离了约10 kV的脉冲高压，确保了示波器的安全运行。
为了消除脉冲功率装置放电时地电位抬升对测试系统造成的影响，在测量探头和测量设备之间使用了共模电感。对等效电路进行了仿真分析，结果表明：对于探头输出的信号，该共模电感等效为传输线；对于共模信号等效为一个较大的电感，可以实现探头地电位隔离。共模电感使用绕制在磁芯上的同轴电缆制作，并进行了快脉冲信号传输和地电位隔离效果实验。实验结果与理论分析一致。该共模电感的响应时间为5.4 ns，隔离了约10 kV的脉冲高压，确保了示波器的安全运行。
2011, 23.
摘要:
为研究超高速弹丸碰撞靶板产生等离子体诱生的磁场，引用已有关于激光产生等离子体的磁场理论，结合麦克斯韦方程和法拉第电磁感应定律得到了超高速碰撞产生等离子体诱生磁场的1维理论模型。基于已有关于超高速正碰撞产生半球状等离子体云诱生磁场的偏微分方程，建立了柱坐标系下超高速斜碰撞产生部分椭球状等离子体云的偏微分方程。通过感应线圈进行了磁感应强度的实验测量，实验结果与模型预言表明，该模型可近似地描述超高速斜碰撞产生等离子体诱生的磁感应强度。
为研究超高速弹丸碰撞靶板产生等离子体诱生的磁场，引用已有关于激光产生等离子体的磁场理论，结合麦克斯韦方程和法拉第电磁感应定律得到了超高速碰撞产生等离子体诱生磁场的1维理论模型。基于已有关于超高速正碰撞产生半球状等离子体云诱生磁场的偏微分方程，建立了柱坐标系下超高速斜碰撞产生部分椭球状等离子体云的偏微分方程。通过感应线圈进行了磁感应强度的实验测量，实验结果与模型预言表明，该模型可近似地描述超高速斜碰撞产生等离子体诱生的磁感应强度。
2011, 23.
摘要:
通过建立电子的离散发射模型并解析求解泊松方程，研究了两平行板电容器之间电子发散注入时电势的分布情况。结果表明：电子注的进入对无电子时两平板之间的电势产生了周期性和非周期性扰动，周期性扰动的平均效果为零，所以电子注产生的扰动主要由非周期性扰动体现。当电子的入射角度在0°～90°时，扰动出现了4个尖峰，除此之外电子注入对电势的扰动基本上为零，这从理论上解释了MICHELL的九粒子发射模型。
通过建立电子的离散发射模型并解析求解泊松方程，研究了两平行板电容器之间电子发散注入时电势的分布情况。结果表明：电子注的进入对无电子时两平板之间的电势产生了周期性和非周期性扰动，周期性扰动的平均效果为零，所以电子注产生的扰动主要由非周期性扰动体现。当电子的入射角度在0°～90°时，扰动出现了4个尖峰，除此之外电子注入对电势的扰动基本上为零，这从理论上解释了MICHELL的九粒子发射模型。
2011, 23.
摘要:
提出一种新的不间断的主动相位补偿方案，在进行量子密钥分发的同时统计不匹配基量子比特在干涉仪不同输出端口上的随机计数分布，给出了由不匹配基量子比特统计数值计算相位漂移参数的计算公式,并由统计数值计算得到相位漂移参数。结果表明：该方案允许系统并行处理量子密钥分发与相位补偿，也充分利用了在原BB84协议中会被丢弃的不匹配基量子比特信息。
提出一种新的不间断的主动相位补偿方案，在进行量子密钥分发的同时统计不匹配基量子比特在干涉仪不同输出端口上的随机计数分布，给出了由不匹配基量子比特统计数值计算相位漂移参数的计算公式,并由统计数值计算得到相位漂移参数。结果表明：该方案允许系统并行处理量子密钥分发与相位补偿，也充分利用了在原BB84协议中会被丢弃的不匹配基量子比特信息。
2011, 23.
摘要:
聚变反应速率是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数，为测量聚变反应速率，研制了一套由闪烁体及鼻锥部分、光学系统和条纹相机组成的测量系统。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的聚变反应速率测量系统进行了聚变反应速率测量。在DT中子产额约为1010条件下,首次获得了聚变反应速率随时间的变化过程。对影响聚变反应速率测量的相关因素进行详细分析后表明,系统的时间分辨力优于30 ps。
聚变反应速率是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数，为测量聚变反应速率，研制了一套由闪烁体及鼻锥部分、光学系统和条纹相机组成的测量系统。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的聚变反应速率测量系统进行了聚变反应速率测量。在DT中子产额约为1010条件下,首次获得了聚变反应速率随时间的变化过程。对影响聚变反应速率测量的相关因素进行详细分析后表明,系统的时间分辨力优于30 ps。
2011, 23.
摘要:
针对闪光照相图像信噪比低的特点，提出了一种改进的约束共轭梯度闪光照相图像重建算法。该算法在约束共轭梯度迭代重建的基础上，提出了新的预优矩阵选取方案，减小了重建图像的轴线噪声，利用松弛迭代步长代替共轭梯度法中的最优迭代步长，并采用了新的收敛准则，在保证算法收敛的同时，减少了重建算法的计算量。数值试验表明，与传统约束共轭梯度重建算法相比，改进算法稳定收敛，迭代速度更快，并能有效提高重建质量。
针对闪光照相图像信噪比低的特点，提出了一种改进的约束共轭梯度闪光照相图像重建算法。该算法在约束共轭梯度迭代重建的基础上，提出了新的预优矩阵选取方案，减小了重建图像的轴线噪声，利用松弛迭代步长代替共轭梯度法中的最优迭代步长，并采用了新的收敛准则，在保证算法收敛的同时，减少了重建算法的计算量。数值试验表明，与传统约束共轭梯度重建算法相比，改进算法稳定收敛，迭代速度更快，并能有效提高重建质量。
2011, 23.
摘要:
采用解析法对X光分幅相机中微通道板单孔内电子运动、碰壁和二次发射一系列过程进行了建模与求解，依托商业Lorentz-2D软件，得到了二次电子初能量分布、电子碰壁前能量分布、渡越时间分布等仿真曲线。实验测量了分幅相机的静态灵敏度曲线，与仿真结果对比分析表明：光电子首次碰撞深度是影响相机增益的重要因素，给出了修正后的增益与电压关系表达式，定性分析了工作偏压等参数对首次碰撞深度的影响。
采用解析法对X光分幅相机中微通道板单孔内电子运动、碰壁和二次发射一系列过程进行了建模与求解，依托商业Lorentz-2D软件，得到了二次电子初能量分布、电子碰壁前能量分布、渡越时间分布等仿真曲线。实验测量了分幅相机的静态灵敏度曲线，与仿真结果对比分析表明：光电子首次碰撞深度是影响相机增益的重要因素，给出了修正后的增益与电压关系表达式，定性分析了工作偏压等参数对首次碰撞深度的影响。
2011, 23.
摘要:
对10万门基于静态随机存储器的现场可编程门阵列（FPGA）分别在锎-252（252Cf）源和HI-13串列加速器下进行了单粒子效应试验研究，测试了静态单粒子翻转截面及发生单粒子闩锁的线性能量转移阈值，并对试验结果进行了等效性分析比较。试验结果表明252Cf源引起的FPGA单粒子翻转截面比重离子加速器引起的约低1个数量级；使用252Cf源未能观测到该器件的单粒子闩锁现象，而使用重离子加速器可以测出该FPGA发生单粒子闩锁的线性能量转移阈值；在现代集成电路的宇航辐射效应地面模拟单粒子效应试验中252Cf源不是理想的测试单粒子闩锁的辐射源。
对10万门基于静态随机存储器的现场可编程门阵列（FPGA）分别在锎-252（252Cf）源和HI-13串列加速器下进行了单粒子效应试验研究，测试了静态单粒子翻转截面及发生单粒子闩锁的线性能量转移阈值，并对试验结果进行了等效性分析比较。试验结果表明252Cf源引起的FPGA单粒子翻转截面比重离子加速器引起的约低1个数量级；使用252Cf源未能观测到该器件的单粒子闩锁现象，而使用重离子加速器可以测出该FPGA发生单粒子闩锁的线性能量转移阈值；在现代集成电路的宇航辐射效应地面模拟单粒子效应试验中252Cf源不是理想的测试单粒子闩锁的辐射源。
2011, 23.
摘要:
针对252Cf自发裂变中子源构成的核信息系统，以实际所测随机中子脉冲数据的自相关函数为研究对象，借助仿真实验， 利用Elman神经网络对不同质量核材料进行识别。在实测数据的基础上，通过叠加随机抖动，模拟产生了不同质量核材料的相关函数样本，并将其用于神经网络的训练与测试，实验结果表明，训练过的Elman神经网络能够较好地识别相关函数的特征，分辨不同质量的核材料，平均识别率达到85%，综合平均误差为0.04，且具有较高的鲁棒性。
针对252Cf自发裂变中子源构成的核信息系统，以实际所测随机中子脉冲数据的自相关函数为研究对象，借助仿真实验， 利用Elman神经网络对不同质量核材料进行识别。在实测数据的基础上，通过叠加随机抖动，模拟产生了不同质量核材料的相关函数样本，并将其用于神经网络的训练与测试，实验结果表明，训练过的Elman神经网络能够较好地识别相关函数的特征，分辨不同质量的核材料，平均识别率达到85%，综合平均误差为0.04，且具有较高的鲁棒性。
2011, 23.
摘要:
探索了采用CST软件和PSpice软件进行加速器场分布数值模拟的方法，利用该方法可方便地获取设备内部动态场分布图及动态电压变化规律。针对螺旋线型μs级高压长脉冲产生器系统建立了数值模拟模型，给出了详细的模拟步骤及结果。分析表明，利用场分布模拟方法获取的电压变化规律与电路模拟方法获取的结果是一致的。基于CST模拟方法，可以给出螺旋线及主开关等电气结构的瞬态电场分布，场强增强点主要出现在螺旋带的外沿及金属电极连接处，在介质支撑内部也有较高的场强分布。
探索了采用CST软件和PSpice软件进行加速器场分布数值模拟的方法，利用该方法可方便地获取设备内部动态场分布图及动态电压变化规律。针对螺旋线型μs级高压长脉冲产生器系统建立了数值模拟模型，给出了详细的模拟步骤及结果。分析表明，利用场分布模拟方法获取的电压变化规律与电路模拟方法获取的结果是一致的。基于CST模拟方法，可以给出螺旋线及主开关等电气结构的瞬态电场分布，场强增强点主要出现在螺旋带的外沿及金属电极连接处，在介质支撑内部也有较高的场强分布。
2011, 23.
摘要:
为实现次谐波聚束器的数字化相位控制，利用下变频、IQ调制解调技术及商业化的PXI系统，开发了以LabVIEW为平台的低电平控制器。控制器采用了具有自学习和自适应能力的单神经元自适应PID的控制算法，满足了相位稳定度的要求，通过现场测试与传统PID算法进行比较，验证了该算法稳定性好、响应快、抗干扰能力强。
为实现次谐波聚束器的数字化相位控制，利用下变频、IQ调制解调技术及商业化的PXI系统，开发了以LabVIEW为平台的低电平控制器。控制器采用了具有自学习和自适应能力的单神经元自适应PID的控制算法，满足了相位稳定度的要求，通过现场测试与传统PID算法进行比较，验证了该算法稳定性好、响应快、抗干扰能力强。
2011, 23.
摘要:
介绍了兰州重离子加速器分时供束系统中Chopper模式解析子系统的体系结构及硬件组成，分析了软件需求，并采用多线程技术设计了Chopper模式解析程序。首先使用NI-DAQmx函数实时读取PXI6133数据采集卡上采集的Chopper模式脉冲，然后对其作进一步分析，最后使用TCP/IP协议将相应的工作模式控制指令发送给控制器。设计的程序达到了系统要求，实现了Chopper模式自动转换的功能，并通过了现场测试。
介绍了兰州重离子加速器分时供束系统中Chopper模式解析子系统的体系结构及硬件组成，分析了软件需求，并采用多线程技术设计了Chopper模式解析程序。首先使用NI-DAQmx函数实时读取PXI6133数据采集卡上采集的Chopper模式脉冲，然后对其作进一步分析，最后使用TCP/IP协议将相应的工作模式控制指令发送给控制器。设计的程序达到了系统要求，实现了Chopper模式自动转换的功能，并通过了现场测试。
2011, 23.
摘要:
利用上海光源储存环中受激电子束团位置信号频谱数据，确定了束团在加速器中运行的工作点及品质因数，获得了储存环垂直方向阻抗和横向阻尼率，分析了不稳定性产生的原因。阐述了加速器中受激束团的运动特点，以RLC振荡电路为基础，对束团运动进行简单的建模，利用模型中频率响应函数对频谱中的脉冲波形进行拟合，得到了用于表示运动阻尼及频率分散程度的品质因数。实验结果表明：利用该方法拟合得到的数据与原数据的相关性可达98%以上，所拟合波形与原波形整体相似度高。对不同流强下的数据进行了研究,随着流强的逐渐增加，工作点和品质因数同步减小，不稳定性加剧，流强达到阈值后，频谱中单峰分裂为双峰，束流品质降低。
利用上海光源储存环中受激电子束团位置信号频谱数据，确定了束团在加速器中运行的工作点及品质因数，获得了储存环垂直方向阻抗和横向阻尼率，分析了不稳定性产生的原因。阐述了加速器中受激束团的运动特点，以RLC振荡电路为基础，对束团运动进行简单的建模，利用模型中频率响应函数对频谱中的脉冲波形进行拟合，得到了用于表示运动阻尼及频率分散程度的品质因数。实验结果表明：利用该方法拟合得到的数据与原数据的相关性可达98%以上，所拟合波形与原波形整体相似度高。对不同流强下的数据进行了研究,随着流强的逐渐增加，工作点和品质因数同步减小，不稳定性加剧，流强达到阈值后，频谱中单峰分裂为双峰，束流品质降低。
2011, 23.
摘要:
大功率微波真空电子器件具有工作频率高、峰值和平均功率大等特点，已广泛应用于微波电子系统,在科学研究和国民经济方面的应用越来越广泛。在科学研究方面，它主要应用在高能粒子加速器和可控热核聚变加热装置等大型科学装置上，主要包括高峰值功率速调管、连续波和长脉冲高功率速调管和高功率回旋管等器件。在国民经济方面，则主要应用于天气雷达、导航雷达、医用和工业辐照加速器、电视广播和通信等微波电子系统，主要包括大功率脉冲和连续波速调管、分布作用速调管、行波管、磁控管和感应输出管等。为此，介绍了这些微波真空电子器件的技术现状、共性技术问题和发展趋势。
大功率微波真空电子器件具有工作频率高、峰值和平均功率大等特点，已广泛应用于微波电子系统,在科学研究和国民经济方面的应用越来越广泛。在科学研究方面，它主要应用在高能粒子加速器和可控热核聚变加热装置等大型科学装置上，主要包括高峰值功率速调管、连续波和长脉冲高功率速调管和高功率回旋管等器件。在国民经济方面，则主要应用于天气雷达、导航雷达、医用和工业辐照加速器、电视广播和通信等微波电子系统，主要包括大功率脉冲和连续波速调管、分布作用速调管、行波管、磁控管和感应输出管等。为此，介绍了这些微波真空电子器件的技术现状、共性技术问题和发展趋势。
2011, 23.
摘要:
针对超音速化学氧碘激光器，实现了包含化学反应的超音速流场和光场的耦合仿真。完善了流体力学计算与波动光学计算的耦合方法，解决了耦合计算中各物理参量有效传递及收敛判据选取等问题，根据具体的激光器参数,完成了耦合仿真。耦合计算体现了腔内光场与包含化学反应的超音速流场相互作用的机制，能够反映出有源腔中振荡光场的衍射和光能提取对流场所带来的影响，计算结果包含激光器流动过程、化学过程及光学过程的诸多工作参量。
针对超音速化学氧碘激光器，实现了包含化学反应的超音速流场和光场的耦合仿真。完善了流体力学计算与波动光学计算的耦合方法，解决了耦合计算中各物理参量有效传递及收敛判据选取等问题，根据具体的激光器参数,完成了耦合仿真。耦合计算体现了腔内光场与包含化学反应的超音速流场相互作用的机制，能够反映出有源腔中振荡光场的衍射和光能提取对流场所带来的影响，计算结果包含激光器流动过程、化学过程及光学过程的诸多工作参量。
2011, 23.
摘要:
利用积分球绝对测量法，对在20 Pa真空缺氧、1 000 Pa空气,105 Pa空气及1 000 Pa氧气环境下，1 064 nm波长连续激光辐照30CrMnSiA碳钢材料过程中的反射光信号进行了测量，得到了30CrMnSiA碳钢在4种辐照环境下的反射率和温度变化曲线。结果表明：在空气组分辐照环境的低压到105 Pa范围内，材料初始反射率随压力增大而增大；在缺氧和富氧环境的激光辐照过程中，缺氧环境下材料反射率变化缓慢，且变化拐点温度高于富氧环境，富氧环境下材料被加热后的快速氧化反应有利于材料对激光能量的吸收;不同辐照环境（缺氧和富氧）相同材料温度条件下，材料反射率并不相同。
利用积分球绝对测量法，对在20 Pa真空缺氧、1 000 Pa空气,105 Pa空气及1 000 Pa氧气环境下，1 064 nm波长连续激光辐照30CrMnSiA碳钢材料过程中的反射光信号进行了测量，得到了30CrMnSiA碳钢在4种辐照环境下的反射率和温度变化曲线。结果表明：在空气组分辐照环境的低压到105 Pa范围内，材料初始反射率随压力增大而增大；在缺氧和富氧环境的激光辐照过程中，缺氧环境下材料反射率变化缓慢，且变化拐点温度高于富氧环境，富氧环境下材料被加热后的快速氧化反应有利于材料对激光能量的吸收;不同辐照环境（缺氧和富氧）相同材料温度条件下，材料反射率并不相同。
2011, 23.
摘要:
研究了谐振腔式圆片激光器中放大的自发辐射（ASE）和寄生振荡的物理特征及一些抑制措施的效果。使用解析方法分析了圆片介质中本征寄生模式，指出非平庸的色散关系只允许有限数目稳态纵寄生模存在，使其与主激光进行纵模竞争时处于不利地位。研发了一套数值模拟方法对ASE、寄生振荡和主激光的耦合成长特性进行理论研究,分析了它们之间横模竞争的特点，指出弛豫振荡在ASE效应中扮演重要的角色。并且从实验和理论两方面研究了ASE吸收包边导致的热加载不均匀问题。
研究了谐振腔式圆片激光器中放大的自发辐射（ASE）和寄生振荡的物理特征及一些抑制措施的效果。使用解析方法分析了圆片介质中本征寄生模式，指出非平庸的色散关系只允许有限数目稳态纵寄生模存在，使其与主激光进行纵模竞争时处于不利地位。研发了一套数值模拟方法对ASE、寄生振荡和主激光的耦合成长特性进行理论研究,分析了它们之间横模竞争的特点，指出弛豫振荡在ASE效应中扮演重要的角色。并且从实验和理论两方面研究了ASE吸收包边导致的热加载不均匀问题。
2011, 23.
摘要:
针对激光点对点通信方式的不足，提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想，采用前后向迭代的数值方法结合Green函数谱积分加速算法(FBM/SAA)对激光海面漫反射通信的能量分布特性进行了研究。通过对激光光束入射海面后产生的散射场的分析、计算及实验验证，得出了较为准确的2维激光海面双站散射系数，并对激光光束入射海面后的散射场进行了分析。研究结果表明：入射激光束经过粗糙海面散射后，能量大部分集中在前向散射区域上，而后向散射强度很弱，且在散射场的边缘处能量迅速衰减，说明了激光海面漫反射组网通信方法的可行性。通过与前后向迭代法和Kirchhoff近似方法的计算结果的比较，说明了FBM/SAA是一种高效、准确的计算方法。
针对激光点对点通信方式的不足，提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想，采用前后向迭代的数值方法结合Green函数谱积分加速算法(FBM/SAA)对激光海面漫反射通信的能量分布特性进行了研究。通过对激光光束入射海面后产生的散射场的分析、计算及实验验证，得出了较为准确的2维激光海面双站散射系数，并对激光光束入射海面后的散射场进行了分析。研究结果表明：入射激光束经过粗糙海面散射后，能量大部分集中在前向散射区域上，而后向散射强度很弱，且在散射场的边缘处能量迅速衰减，说明了激光海面漫反射组网通信方法的可行性。通过与前后向迭代法和Kirchhoff近似方法的计算结果的比较，说明了FBM/SAA是一种高效、准确的计算方法。
2011, 23.
摘要:
为了定量分析激光陶瓷中散射损耗对其透过率的影响，通过建立气孔尺寸分布模型，引入第二相体积比概念，并结合Mie散射、瑞利散射和全散射积分等理论，讨论了激光陶瓷中气孔、晶界第二相和表面粗糙度等引起的散射损耗对激光陶瓷透光性能的影响。研究结果表明：气孔率的大小将明显影响陶瓷透过率，且气孔尺寸分布决定了透过率包络的变化趋势；晶界和表面散射对透过率的影响主要集中在短波长处；在气孔率较低情况下，晶界第二相的存在是导致短波长处透过率急剧降低的主要因素。
为了定量分析激光陶瓷中散射损耗对其透过率的影响，通过建立气孔尺寸分布模型，引入第二相体积比概念，并结合Mie散射、瑞利散射和全散射积分等理论，讨论了激光陶瓷中气孔、晶界第二相和表面粗糙度等引起的散射损耗对激光陶瓷透光性能的影响。研究结果表明：气孔率的大小将明显影响陶瓷透过率，且气孔尺寸分布决定了透过率包络的变化趋势；晶界和表面散射对透过率的影响主要集中在短波长处；在气孔率较低情况下，晶界第二相的存在是导致短波长处透过率急剧降低的主要因素。
2011, 23.
摘要:
利用串列静电加速器产生的5~9 MeV的质子束对HD-810型辐射变色膜片（RCF）进行了标定。用分光光度计和普通的商用平板扫描仪对辐照后的RCF透过率进行了测量，得到了光学密度变化随RCF灵敏层吸收剂量的变化曲线。标定实验结果表明:在一定的吸收剂量范围内,RCF的光学密度变化与RCF灵敏层中吸收剂量成线性关系，并且与质子能量无关。测量光学密度所用光源的波长对线性范围的大小有较大影响，绿光(532 nm)比红光(670 nm)有更大的剂量探测范围。
利用串列静电加速器产生的5~9 MeV的质子束对HD-810型辐射变色膜片（RCF）进行了标定。用分光光度计和普通的商用平板扫描仪对辐照后的RCF透过率进行了测量，得到了光学密度变化随RCF灵敏层吸收剂量的变化曲线。标定实验结果表明:在一定的吸收剂量范围内,RCF的光学密度变化与RCF灵敏层中吸收剂量成线性关系，并且与质子能量无关。测量光学密度所用光源的波长对线性范围的大小有较大影响，绿光(532 nm)比红光(670 nm)有更大的剂量探测范围。
2011, 23.
摘要:
根据瑞利-索末菲标量衍射理论分析了相位连续变化型波带片对高斯光束的衍射特性。在高斯光束入射下，对相位连续变化型波带片光轴和焦平面上的太赫兹强度分布特性进行了模拟，分析了入射光束的束腰半径和束腰位置对衍射场的影响，并与平面波入射的情况进行了对比。数值结果显示，相位连续变化型波带片可以实现对高斯分布太赫兹波的聚焦。相位连续变化型波带片的衍射规律与薄透镜的聚焦规律相似。通过合理调整束腰与波带片之间的距离可以保证衍射效率在85%以上。与平面波相比，高斯光束入射下的焦点处中心场强较小，但衍射效率较高。
根据瑞利-索末菲标量衍射理论分析了相位连续变化型波带片对高斯光束的衍射特性。在高斯光束入射下，对相位连续变化型波带片光轴和焦平面上的太赫兹强度分布特性进行了模拟，分析了入射光束的束腰半径和束腰位置对衍射场的影响，并与平面波入射的情况进行了对比。数值结果显示，相位连续变化型波带片可以实现对高斯分布太赫兹波的聚焦。相位连续变化型波带片的衍射规律与薄透镜的聚焦规律相似。通过合理调整束腰与波带片之间的距离可以保证衍射效率在85%以上。与平面波相比，高斯光束入射下的焦点处中心场强较小，但衍射效率较高。
2011, 23.
摘要:
根据高功率准分子激光主振荡器功率放大系统像传递结构特点，利用LABVIEW与MATLAB相结合设计了靶面光斑重心的稳定性模拟仿真及分析软件。对光学元件稳定性测量结果和光学元件误差分配结果进行模拟仿真和验证，经过多次再分配实现了系统误差分配的最优化。数据表明，现有实验室条件下，靶面光斑重心稳定性尚不能满足要求；在保持低稳定性指标要求光学元件一定裕量前提下，高稳定性要求光学元件的最优化分配指标为1.7 μrad；实验室现有光学元件在工作条件下能够满足该优化分配指标，在一定程度上减小了对光学元件的结构要求。
根据高功率准分子激光主振荡器功率放大系统像传递结构特点，利用LABVIEW与MATLAB相结合设计了靶面光斑重心的稳定性模拟仿真及分析软件。对光学元件稳定性测量结果和光学元件误差分配结果进行模拟仿真和验证，经过多次再分配实现了系统误差分配的最优化。数据表明，现有实验室条件下，靶面光斑重心稳定性尚不能满足要求；在保持低稳定性指标要求光学元件一定裕量前提下，高稳定性要求光学元件的最优化分配指标为1.7 μrad；实验室现有光学元件在工作条件下能够满足该优化分配指标，在一定程度上减小了对光学元件的结构要求。
2011, 23.
摘要:
在环柱型增益发生器实验系统燃烧室的设计中，将主稀释剂He从两个不同的区域注入燃烧室，其中一部分与D2预混以后通过D2喷注孔注入，另一部分通过主喷管叶片后端的后向喷注孔注入。讨论了不同区域的主稀释剂流量的变化对激光器特性的影响。实验结果表明：后He流量改变时，激光器的功率变化及点火稳定性等明显优于前He流量改变的情况。若要增加主稀释剂比例，应优先考虑调整后He。
在环柱型增益发生器实验系统燃烧室的设计中，将主稀释剂He从两个不同的区域注入燃烧室，其中一部分与D2预混以后通过D2喷注孔注入，另一部分通过主喷管叶片后端的后向喷注孔注入。讨论了不同区域的主稀释剂流量的变化对激光器特性的影响。实验结果表明：后He流量改变时，激光器的功率变化及点火稳定性等明显优于前He流量改变的情况。若要增加主稀释剂比例，应优先考虑调整后He。
2011, 23.
摘要:
为了在内场中开展激光传输特性实验研究，设计了一种基于Kolmogorov谱的随机相位片的大气湍流物理仿真系统，并用该大气湍流模拟仿真系统对激光漂移效应进行了研究。采用光束质量分析仪对模拟传输的光斑图像进行采集和分析，通过比较实际漂移方差与理论漂移方差，验证了该湍流仿真系统模拟和评价光束在仿真传输中的性能。实验分析表明，基于湍流相位片物理仿真系统模拟的光束漂移方差与理论曲线基本一致。
为了在内场中开展激光传输特性实验研究，设计了一种基于Kolmogorov谱的随机相位片的大气湍流物理仿真系统，并用该大气湍流模拟仿真系统对激光漂移效应进行了研究。采用光束质量分析仪对模拟传输的光斑图像进行采集和分析，通过比较实际漂移方差与理论漂移方差，验证了该湍流仿真系统模拟和评价光束在仿真传输中的性能。实验分析表明，基于湍流相位片物理仿真系统模拟的光束漂移方差与理论曲线基本一致。
2011, 23.
摘要:
通过理论分析，确定了MeV级多孔网栅的设计目标、拟采用的照相布局及图像接收系统。在此基础上，通过蒙特卡罗模拟和理论分析，确定了网栅的主要参数，包括网栅厚度、孔径与孔间距和W薄片厚度，并研究了加工误差和非理想照相因素对网栅性能的影响，最后给出了原理样机的设计参数。针对原理样机开展了数值模拟，利用模拟图像进行了网栅图像修补与插值等图像预处理工作，初步验证了原理样机在实际应用中的可行性。
通过理论分析，确定了MeV级多孔网栅的设计目标、拟采用的照相布局及图像接收系统。在此基础上，通过蒙特卡罗模拟和理论分析，确定了网栅的主要参数，包括网栅厚度、孔径与孔间距和W薄片厚度，并研究了加工误差和非理想照相因素对网栅性能的影响，最后给出了原理样机的设计参数。针对原理样机开展了数值模拟，利用模拟图像进行了网栅图像修补与插值等图像预处理工作，初步验证了原理样机在实际应用中的可行性。
2011, 23.
摘要:
在小像差近似下，对偏置模式波前传感器进行了理论分析，明确了该传感器的适用条件，对比分析了3种信息提取方式和3种传感器信号输出方式的优劣。针对Zernike像差模式，数值模拟研究了传感器对单阶和多阶模式的响应特性。结果表明，畸变波前中与偏置模式相同或相关的模式之间有响应，但传感器对各阶Zernike模式的响应灵敏度不同，而且不相关模式的存在对传感器输出信号和灵敏度均有影响。
在小像差近似下，对偏置模式波前传感器进行了理论分析，明确了该传感器的适用条件，对比分析了3种信息提取方式和3种传感器信号输出方式的优劣。针对Zernike像差模式，数值模拟研究了传感器对单阶和多阶模式的响应特性。结果表明，畸变波前中与偏置模式相同或相关的模式之间有响应，但传感器对各阶Zernike模式的响应灵敏度不同，而且不相关模式的存在对传感器输出信号和灵敏度均有影响。
2011, 23.
摘要:
对用于高功率半导体激光器的叠片式微通道热沉进行方案设计，利用计算流体力学和数值传热学对各种方案进行数值仿真，研究了微通道的特征尺寸和流量等因素对冷却效果和流动阻力特性的影响，一般情况下，减小微通道的特征尺寸和增加冷却水的流量可以降低传热热阻，但增加了流动压力损失;另外对金刚石热扩散片（次热沉）的效果也进行了数值计算，计算结果表明:金刚石热扩散片在该类型问题中降低温度作用明显。
对用于高功率半导体激光器的叠片式微通道热沉进行方案设计，利用计算流体力学和数值传热学对各种方案进行数值仿真，研究了微通道的特征尺寸和流量等因素对冷却效果和流动阻力特性的影响，一般情况下，减小微通道的特征尺寸和增加冷却水的流量可以降低传热热阻，但增加了流动压力损失;另外对金刚石热扩散片（次热沉）的效果也进行了数值计算，计算结果表明:金刚石热扩散片在该类型问题中降低温度作用明显。
2011, 23.
摘要:
以国产掺Yb光纤为增益介质，利用国产泵浦源和光纤器件，构建了主振荡功率放大结构的全国产大功率全光纤激光器。在注入的最大泵浦功率为75 W时，获得了52.5 W，1 080 nm激光的稳定输出，光-光效率为70%。实验结果表明，提高泵浦功率可获得更高的输出功率。
以国产掺Yb光纤为增益介质，利用国产泵浦源和光纤器件，构建了主振荡功率放大结构的全国产大功率全光纤激光器。在注入的最大泵浦功率为75 W时，获得了52.5 W，1 080 nm激光的稳定输出，光-光效率为70%。实验结果表明，提高泵浦功率可获得更高的输出功率。
2011, 23.
摘要:
报道了一种半导体激光列阵侧面泵浦Nd：YAG四倍频266 nm全固态紫外激光器，采用Z型腔结构，Ⅰ类临界相位匹配LBO和BBO晶体分别作为二倍频晶体和四倍频晶体。在调制频率为5 kHz时，最终获得了2.1 W的266 nm紫外激光输出，单脉冲能量420 μJ, 绿光到紫外激光的转换率为13.13%，在相同的泵浦功率下利用V型腔结构仅获得305 mW的266 nm紫外激光输出。
报道了一种半导体激光列阵侧面泵浦Nd：YAG四倍频266 nm全固态紫外激光器，采用Z型腔结构，Ⅰ类临界相位匹配LBO和BBO晶体分别作为二倍频晶体和四倍频晶体。在调制频率为5 kHz时，最终获得了2.1 W的266 nm紫外激光输出，单脉冲能量420 μJ, 绿光到紫外激光的转换率为13.13%，在相同的泵浦功率下利用V型腔结构仅获得305 mW的266 nm紫外激光输出。
2011, 23.
摘要:
基于衍射理论推导出多芯双包层光纤激光器的远场相干光光强理论模型，并在此基础之上，系统地分析比较了纤芯不同排布方式的合束效果，重点研究了纤芯的单层圆环排布、多层圆环排布、方形排布、正六边形堆积排布4种方案的合束效果，及在一定纤芯排布下纤芯直径、纤芯轴间距、出射平面与衍射平面间距离、波长对合束效果的影响。研究发现：在纤芯数目一定的情况下，单层圆环排布的合束效果最优，其次是方阵排布；纤芯数目越多，截面利用率越高，可获得更大合束最大光强；方阵排布方式及正六边形堆积排布方式可有效提高截面利用率；增大纤芯直径，减小纤芯轴间距、减小出射平面与衍射平面间的距离、减小波长可以获得更好的合束效果。
基于衍射理论推导出多芯双包层光纤激光器的远场相干光光强理论模型，并在此基础之上，系统地分析比较了纤芯不同排布方式的合束效果，重点研究了纤芯的单层圆环排布、多层圆环排布、方形排布、正六边形堆积排布4种方案的合束效果，及在一定纤芯排布下纤芯直径、纤芯轴间距、出射平面与衍射平面间距离、波长对合束效果的影响。研究发现：在纤芯数目一定的情况下，单层圆环排布的合束效果最优，其次是方阵排布；纤芯数目越多，截面利用率越高，可获得更大合束最大光强；方阵排布方式及正六边形堆积排布方式可有效提高截面利用率；增大纤芯直径，减小纤芯轴间距、减小出射平面与衍射平面间的距离、减小波长可以获得更好的合束效果。
2011, 23.
摘要:
通过调制部分相干光的空间相干性，实现了局域空心光束的产生。理论上根据范西泰特-策尼克定理及标量衍射积分，构造出具有一定空间相干性的部分相干光，并研究其聚焦特性。实验上采用理论上要求的光学系统来构造具有特定空间相干性的部分相干光，并采用薄透镜聚焦部分相干光。研究表明，当构造出的部分相干光经透镜聚焦，可得到局域空心光束。研究了光学系统的参数及透镜焦距对产生局域空心光束的影响,结果显示：光阑的拦截比及透镜的焦距越大，获得的空心光束的尺寸就越大。
通过调制部分相干光的空间相干性，实现了局域空心光束的产生。理论上根据范西泰特-策尼克定理及标量衍射积分，构造出具有一定空间相干性的部分相干光，并研究其聚焦特性。实验上采用理论上要求的光学系统来构造具有特定空间相干性的部分相干光，并采用薄透镜聚焦部分相干光。研究表明，当构造出的部分相干光经透镜聚焦，可得到局域空心光束。研究了光学系统的参数及透镜焦距对产生局域空心光束的影响,结果显示：光阑的拦截比及透镜的焦距越大，获得的空心光束的尺寸就越大。
2011, 23.
摘要:
搭建了一台全光纤结构的窄线宽高功率掺镱光纤激光器。种子激光的输出功率大于40 mW，线宽窄于100 MHz。采用主振荡功率放大结构三级放大，主放泵浦功率为405 W时得到了334 W的窄线宽高功率激光输出，光光转换效率为82.4%。目前，激光器输出功率仅受限于泵浦功率，增加有效泵浦功率即有望进一步提高输出功率。
搭建了一台全光纤结构的窄线宽高功率掺镱光纤激光器。种子激光的输出功率大于40 mW，线宽窄于100 MHz。采用主振荡功率放大结构三级放大，主放泵浦功率为405 W时得到了334 W的窄线宽高功率激光输出，光光转换效率为82.4%。目前，激光器输出功率仅受限于泵浦功率，增加有效泵浦功率即有望进一步提高输出功率。
2011, 23.
摘要:
采用两步法制备了高能质子源靶用氢化铒薄膜。并研究了氢化时间、氢化速度等因素对氢化铒薄膜质量的影响。XRD结果显示,只有氢化时间超过24 h才能获得较纯净的氢化铒薄膜。将氢化反应温度和氢气压力控制在适当范围内，使得铒薄膜缓慢被氢化并使得氢化过程所产生的应力缓慢释放，可获得较完整的氢化铒薄膜。所获得的5~15 μm氢化铒薄膜已经应用于高能质子束的产生实验，取得了良好的实验结果。
采用两步法制备了高能质子源靶用氢化铒薄膜。并研究了氢化时间、氢化速度等因素对氢化铒薄膜质量的影响。XRD结果显示,只有氢化时间超过24 h才能获得较纯净的氢化铒薄膜。将氢化反应温度和氢气压力控制在适当范围内，使得铒薄膜缓慢被氢化并使得氢化过程所产生的应力缓慢释放，可获得较完整的氢化铒薄膜。所获得的5~15 μm氢化铒薄膜已经应用于高能质子束的产生实验，取得了良好的实验结果。
2011, 23.
摘要:
利用较高能量的X射线对聚苯乙烯（PS）微球进行离焦相衬成像，球壁内密度变化较大的微小气泡的边缘衬度得到有效增强，从而在灰度变化较平滑的微球整体图像中凸显出来，分析了衬度来源及相关因素。实验采用微焦斑的X射线管及CCD作为光源及探测器，图像分辨力约为2 μm，在能量为20～30 keV时，实现了PS微球缺陷快速检测，为微球制备工艺的改善和提高提供了快速有效的监测手段。
利用较高能量的X射线对聚苯乙烯（PS）微球进行离焦相衬成像，球壁内密度变化较大的微小气泡的边缘衬度得到有效增强，从而在灰度变化较平滑的微球整体图像中凸显出来，分析了衬度来源及相关因素。实验采用微焦斑的X射线管及CCD作为光源及探测器，图像分辨力约为2 μm，在能量为20～30 keV时，实现了PS微球缺陷快速检测，为微球制备工艺的改善和提高提供了快速有效的监测手段。
2011, 23.
摘要:
在俄罗斯新能源研究所的Angara-5-1装置上对双层钨丝阵的辐射参数进行了实验研究，将不同结构的双层钨丝阵的实验结果及双层钨丝阵与单层钨丝阵的实验结果进行了比较。根据理论模拟提出的4种双层丝阵内爆动力学模式对3次中俄联合实验双层丝阵辐射功率结果进行了分析。双层丝阵的外层与内层同步内爆后，内层相对均匀等离子的分布将有效改善外层等离子体时空分布的均匀性，与单层丝阵相比，X射线辐射功率增加了32%。
在俄罗斯新能源研究所的Angara-5-1装置上对双层钨丝阵的辐射参数进行了实验研究，将不同结构的双层钨丝阵的实验结果及双层钨丝阵与单层钨丝阵的实验结果进行了比较。根据理论模拟提出的4种双层丝阵内爆动力学模式对3次中俄联合实验双层丝阵辐射功率结果进行了分析。双层丝阵的外层与内层同步内爆后，内层相对均匀等离子的分布将有效改善外层等离子体时空分布的均匀性，与单层丝阵相比，X射线辐射功率增加了32%。
2011, 23.
摘要:
在采用体积相加原理计算混合物物态方程的基础上，建立了一种物理模型确定混合物温度。根据混合物中各组分温度和压强平衡条件，采用压强-密度迭代方法计算给出混合物物态方程，编制了两种组分的混合物物态方程计算程序。为检验建立的温度模型的合理性及程序的有效性，分析了不同密度、温度状态的氢（H2）和钨（W）组成的混合物状态参量，计算了以下情形及其组合情形的混合物物态方程：H2和W以不同质量比混合;质量比固定，单组分状态不同;温度区间和密度区间不同。研究表明:实际应用中在建立的混合物温度模型基础上确定的混合物物态方程是合理的。
在采用体积相加原理计算混合物物态方程的基础上，建立了一种物理模型确定混合物温度。根据混合物中各组分温度和压强平衡条件，采用压强-密度迭代方法计算给出混合物物态方程，编制了两种组分的混合物物态方程计算程序。为检验建立的温度模型的合理性及程序的有效性，分析了不同密度、温度状态的氢（H2）和钨（W）组成的混合物状态参量，计算了以下情形及其组合情形的混合物物态方程：H2和W以不同质量比混合;质量比固定，单组分状态不同;温度区间和密度区间不同。研究表明:实际应用中在建立的混合物温度模型基础上确定的混合物物态方程是合理的。
2011, 23.
摘要:
为了提高HfO2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅（PCG）的抗激光损伤性能，使用Piranha溶液（浓硫酸和双氧水的混合液）清洗PCG去除其制作工艺和使用过程中残留在表面的污染物，包括CHF3作为工作气体对HfO2进行反应离子束刻蚀生成的碳氟化合物及金属氟化物。对Piranha溶液的清洗温度、组成成分、清洗时间、清洗遍数等参数进行了系统研究，用扫描电子显微镜（SEM）观察清洗前后的PCG表面形貌，用X射线光电子能谱仪（XPS）检测清洗前后PCG表面的元素成分及其原子分数的变化，并分析了各残留污染物的去除机理。实验结果表明：Piranha溶液能有效去除PCG表面污染物，而且清洗温度越高，清洗遍数越多，对PCG表面残留污染物的去除效果越显著。在90 ℃下60 min有效活性时间内，使用浓硫酸和双氧水体积比为2∶1的Piranha溶液清洗3遍以上，PCG表面残留的F元素的原子分数接近0.1%（XPS的分辨极限），达到良好的清洗效果。
为了提高HfO2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅（PCG）的抗激光损伤性能，使用Piranha溶液（浓硫酸和双氧水的混合液）清洗PCG去除其制作工艺和使用过程中残留在表面的污染物，包括CHF3作为工作气体对HfO2进行反应离子束刻蚀生成的碳氟化合物及金属氟化物。对Piranha溶液的清洗温度、组成成分、清洗时间、清洗遍数等参数进行了系统研究，用扫描电子显微镜（SEM）观察清洗前后的PCG表面形貌，用X射线光电子能谱仪（XPS）检测清洗前后PCG表面的元素成分及其原子分数的变化，并分析了各残留污染物的去除机理。实验结果表明：Piranha溶液能有效去除PCG表面污染物，而且清洗温度越高，清洗遍数越多，对PCG表面残留污染物的去除效果越显著。在90 ℃下60 min有效活性时间内，使用浓硫酸和双氧水体积比为2∶1的Piranha溶液清洗3遍以上，PCG表面残留的F元素的原子分数接近0.1%（XPS的分辨极限），达到良好的清洗效果。
2011, 23.
摘要:
针对小型暂冲式超声速风洞进行的诱导激波实验结果，提出等离子体气动激励诱导激波的机理不仅取决于放电时产生的焦耳热效应，放电区域的边界层厚度也起到了决定性的作用的推论。为进一步验证此思想，在高超声速激波风洞进行了等离子体气动激励诱导激波的实验研究。结果表明,在边界层很薄的情况下,等离子体气动激励能够诱导出斜激波。分别阐述了两种实验条件下诱导激波的机理，证实了边界层效应在等离子体与激波相互作用中起到了决定性作用。
针对小型暂冲式超声速风洞进行的诱导激波实验结果，提出等离子体气动激励诱导激波的机理不仅取决于放电时产生的焦耳热效应，放电区域的边界层厚度也起到了决定性的作用的推论。为进一步验证此思想，在高超声速激波风洞进行了等离子体气动激励诱导激波的实验研究。结果表明,在边界层很薄的情况下,等离子体气动激励能够诱导出斜激波。分别阐述了两种实验条件下诱导激波的机理，证实了边界层效应在等离子体与激波相互作用中起到了决定性作用。
2011, 23.
摘要:
多路激光打靶精度在惯性约束聚变实验中起着至关重要的作用，提出了基于X光针孔相机的激光打靶精度测试方法。根据显微镜读取的靶平面坐标系的靶孔中心坐标及打多孔靶后X光针孔相机所记录的靶孔中心坐标，建立靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系；通过打焦斑靶，建立焦斑模板，采用套模板的方法，读取X光针孔相机坐标系中焦斑中心坐标；由靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系，求出靶平面坐标系中焦斑中心坐标，计算得到激光打靶精度，分析打靶精度测试结果的不确定度，从而给出多路激光打靶精度测量技术和方法。
多路激光打靶精度在惯性约束聚变实验中起着至关重要的作用，提出了基于X光针孔相机的激光打靶精度测试方法。根据显微镜读取的靶平面坐标系的靶孔中心坐标及打多孔靶后X光针孔相机所记录的靶孔中心坐标，建立靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系；通过打焦斑靶，建立焦斑模板，采用套模板的方法，读取X光针孔相机坐标系中焦斑中心坐标；由靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系，求出靶平面坐标系中焦斑中心坐标，计算得到激光打靶精度，分析打靶精度测试结果的不确定度，从而给出多路激光打靶精度测量技术和方法。
2011, 23.
摘要:
使用脉宽约10 ns的Nd:YAG激光器，研究低加工缺陷条件下K9光学玻璃在单激光脉冲作用下的损伤形貌。利用软边光阑加长程衍射的方法实现光斑整形，利用微分干涉光学显微镜和扫描电镜对样品前后表面的损伤形貌进行观察和成像，对比研究了K9光学玻璃前后表面的损伤形貌，分析了损伤机制。研究结果显示：在红外纳秒激光辐照下，加工缺陷是K9光学玻璃产生初始损伤的主要诱因；前表面的损伤主要表现为微坑及高温等离子体产生的冲蚀变色和表面微裂纹；后表面出现了均匀的亚波长周期性光栅结构，这种周期性结构是后表面损伤增长的主要诱因。
使用脉宽约10 ns的Nd:YAG激光器，研究低加工缺陷条件下K9光学玻璃在单激光脉冲作用下的损伤形貌。利用软边光阑加长程衍射的方法实现光斑整形，利用微分干涉光学显微镜和扫描电镜对样品前后表面的损伤形貌进行观察和成像，对比研究了K9光学玻璃前后表面的损伤形貌，分析了损伤机制。研究结果显示：在红外纳秒激光辐照下，加工缺陷是K9光学玻璃产生初始损伤的主要诱因；前表面的损伤主要表现为微坑及高温等离子体产生的冲蚀变色和表面微裂纹；后表面出现了均匀的亚波长周期性光栅结构，这种周期性结构是后表面损伤增长的主要诱因。
2011, 23.
摘要:
用Nd:YAG脉冲激光器产生的1.064 μm激光，在空气环境下作用于金属Al诱导产生等离子体，获得了不同能量以及多次脉冲烧蚀下的Al等离子体发射光谱，分析了谱线强度与能量变化之间的关系，实验结果表明：随激光能量的增加，谱线的信号强度明显增强；对等离子体光谱进行Lorentz线型拟合，获取了谱线的半高宽，以此来计算电子密度，得到了电子密度及信号强度随多脉冲强激光诱导次数的增加而逐渐下降的演化规律。
用Nd:YAG脉冲激光器产生的1.064 μm激光，在空气环境下作用于金属Al诱导产生等离子体，获得了不同能量以及多次脉冲烧蚀下的Al等离子体发射光谱，分析了谱线强度与能量变化之间的关系，实验结果表明：随激光能量的增加，谱线的信号强度明显增强；对等离子体光谱进行Lorentz线型拟合，获取了谱线的半高宽，以此来计算电子密度，得到了电子密度及信号强度随多脉冲强激光诱导次数的增加而逐渐下降的演化规律。
2011, 23.
摘要:
分析了电流爬升阶段等离子体密度和电流爬升率对逃逸电子行为的影响，研究了低杂波辅助电流驱动条件下的逃逸电子辐射行为。结果发现：电流爬升阶段等离子体密度的大小严重影响了电流爬升阶段甚至电流平顶阶段逃逸电子的行为，较低的等离子体密度将会导致放电过程中比较强的逃逸电子辐射；低能逃逸电子辐射随着电流爬升率的增大而增强；低杂波辅助电流爬升可以有效地节约装置的伏秒数；降低放电过程中的环电压，可有效抑制逃逸电子的产生。
分析了电流爬升阶段等离子体密度和电流爬升率对逃逸电子行为的影响，研究了低杂波辅助电流驱动条件下的逃逸电子辐射行为。结果发现：电流爬升阶段等离子体密度的大小严重影响了电流爬升阶段甚至电流平顶阶段逃逸电子的行为，较低的等离子体密度将会导致放电过程中比较强的逃逸电子辐射；低能逃逸电子辐射随着电流爬升率的增大而增强；低杂波辅助电流爬升可以有效地节约装置的伏秒数；降低放电过程中的环电压，可有效抑制逃逸电子的产生。
2011, 23.
摘要:
介绍了采用准光方法激励圆波导产生旋转TE6 2模式的设计原理、测试方法和实验结果。该模式产生器由毫米波光学系统和开放同轴波导谐振腔系统组成:毫米波光学系统由角锥喇叭天线、双曲面反射镜、抛物面反射镜、修正抛物面反射镜等部件组成;开放同轴波导谐振腔系统由开放同轴波导谐振腔、圆波导、测试辐射喇叭天线组成。通过网络分析仪和毫米波近场自动测试系统测试表明:该模式产生器在频率为96.4 GHz附近产生的圆波导旋转TE6 2模式的纯度达到97%。
介绍了采用准光方法激励圆波导产生旋转TE6 2模式的设计原理、测试方法和实验结果。该模式产生器由毫米波光学系统和开放同轴波导谐振腔系统组成:毫米波光学系统由角锥喇叭天线、双曲面反射镜、抛物面反射镜、修正抛物面反射镜等部件组成;开放同轴波导谐振腔系统由开放同轴波导谐振腔、圆波导、测试辐射喇叭天线组成。通过网络分析仪和毫米波近场自动测试系统测试表明:该模式产生器在频率为96.4 GHz附近产生的圆波导旋转TE6 2模式的纯度达到97%。
2011, 23.
摘要:
设计了工作在X波段的相对论速调管放大器同轴双间隙输出结构，并采用3维PIC程序对其进行了粒子模拟，分析了输出微波功率随直流渡越角、输出腔品质因数值等相关参数的变化，对输出腔体结构进行了优化设计。模拟结果表明：同轴双间隙输出结构可以降低束流的势能，增加束流与腔体的作用时间，提高速调管的微波提取效率。模拟中采用束压600 kV、束流5 kA、调制深度100%和峰值频率9.37 GHz的电子束以及1T的轴向引导磁场强度，得到了周期平均功率1.2 GW、峰值频率9.37 GHz、效率40%的微波输出。
设计了工作在X波段的相对论速调管放大器同轴双间隙输出结构，并采用3维PIC程序对其进行了粒子模拟，分析了输出微波功率随直流渡越角、输出腔品质因数值等相关参数的变化，对输出腔体结构进行了优化设计。模拟结果表明：同轴双间隙输出结构可以降低束流的势能，增加束流与腔体的作用时间，提高速调管的微波提取效率。模拟中采用束压600 kV、束流5 kA、调制深度100%和峰值频率9.37 GHz的电子束以及1T的轴向引导磁场强度，得到了周期平均功率1.2 GW、峰值频率9.37 GHz、效率40%的微波输出。
2011, 23.
摘要:
利用半经典近似方法分析了电大复杂腔体内电磁波传播的混沌特征，从而引入了3维矢量本征函数的随机平面波假设。根据电磁波传播的随机极化特征，利用统计方法推导出基于该假设本征电磁场空间分布的统计模型。应用数值方法对3维Sinai微波腔体进行模拟计算，其计算结果与统计模型符合较好。这些统计模型与腔体的具体细节特征无关。
利用半经典近似方法分析了电大复杂腔体内电磁波传播的混沌特征，从而引入了3维矢量本征函数的随机平面波假设。根据电磁波传播的随机极化特征，利用统计方法推导出基于该假设本征电磁场空间分布的统计模型。应用数值方法对3维Sinai微波腔体进行模拟计算，其计算结果与统计模型符合较好。这些统计模型与腔体的具体细节特征无关。
2011, 23.
摘要:
为了研制高功率长脉冲速调管放大器，对其输入腔进行了3维粒子模拟研究。建立了S波段速调管放大器输入腔开放腔的3维模型，计算了开放腔的谐振频率和有载Q值。将束压束流从原来的600 kV，5.4 kA提高到837 kV，12.48 kA，实现了长脉冲100 ns的稳定运行，调制束流与实验结果一致。在结构不变的情况下，将束压束流提高到900 kV，16 kA时出现了模式竞争，只能稳定运行到50 ns。为了克服模式竞争，将耦合孔改为对称的双耦合孔后，输入腔系统可以稳定运行到100 ns。
为了研制高功率长脉冲速调管放大器，对其输入腔进行了3维粒子模拟研究。建立了S波段速调管放大器输入腔开放腔的3维模型，计算了开放腔的谐振频率和有载Q值。将束压束流从原来的600 kV，5.4 kA提高到837 kV，12.48 kA，实现了长脉冲100 ns的稳定运行，调制束流与实验结果一致。在结构不变的情况下，将束压束流提高到900 kV，16 kA时出现了模式竞争，只能稳定运行到50 ns。为了克服模式竞争，将耦合孔改为对称的双耦合孔后，输入腔系统可以稳定运行到100 ns。
2011, 23.
摘要:
通过对通电螺线管磁系统理论分析，实现了通电螺线管2维磁场计算。该算法是采用一次、二次插值函数计算螺线管模型磁场的有限元算法，用于求解螺线管内外任意位置处的磁感应强度分布。实现了螺线管及周期结构的计算，并将结果与Ansoft Maxwell 2-D的计算结果进行了对比。结果表明：较一次插值函数有限元算法相比，二次插值函数算法在对称轴上轴向磁感应强度的分布更准确，体现了该算法的优越性,具有显著的工程应用价值。
通过对通电螺线管磁系统理论分析，实现了通电螺线管2维磁场计算。该算法是采用一次、二次插值函数计算螺线管模型磁场的有限元算法，用于求解螺线管内外任意位置处的磁感应强度分布。实现了螺线管及周期结构的计算，并将结果与Ansoft Maxwell 2-D的计算结果进行了对比。结果表明：较一次插值函数有限元算法相比，二次插值函数算法在对称轴上轴向磁感应强度的分布更准确，体现了该算法的优越性,具有显著的工程应用价值。
2011, 23.
摘要:
为进行从高功率微波源到天线辐射整个系统的2.5维模拟，在近场模拟的基础上对2.5维模拟中时域有限差分(FDTD)的近-远场变换方法进行了研究。先将2.5维近场模拟区的输出边界绕对称轴旋转一周，得到封闭的3维圆柱面；然后根据等效原理由该封闭面上的FDTD近场求得等效电磁流；再根据自由空间中电流及磁流的时域辐射场公式计算出电磁流的远区辐射场。给出了2.5维模拟中TM01模式及TE01模式激励下圆锥喇叭远区辐射算例，所得计算结果与3维全电磁模拟软件CST的计算结果符合较好。
为进行从高功率微波源到天线辐射整个系统的2.5维模拟，在近场模拟的基础上对2.5维模拟中时域有限差分(FDTD)的近-远场变换方法进行了研究。先将2.5维近场模拟区的输出边界绕对称轴旋转一周，得到封闭的3维圆柱面；然后根据等效原理由该封闭面上的FDTD近场求得等效电磁流；再根据自由空间中电流及磁流的时域辐射场公式计算出电磁流的远区辐射场。给出了2.5维模拟中TM01模式及TE01模式激励下圆锥喇叭远区辐射算例，所得计算结果与3维全电磁模拟软件CST的计算结果符合较好。
2011, 23.
摘要:
研究了一种新型的过模圆转弯波导，可实现圆波导TM01模的转弯传输。介绍了这种过模圆转弯波导的基本原理：即沿转弯平面插入一块金属板，将圆波导转换为两个半圆波导。圆波导TM01模在半圆波导中转换为半圆波导TE11模，经转弯传输后，重新将半圆波导TE01模转换为圆波导TM01模，从而实现圆波导TM01模的转弯传输。基于这一原理设计了一个中心频率为2.856 GHz、转弯45°的过模圆转弯波导，并进行了数值模拟和实验研究。实验结果表明：其转弯半径为123.7 mm，转弯半径较小；在中心频点2.856 GHz处，传输损耗约为0.247 dB，驻波系数为1.217；在2.75～2.95 GHz的频率范围内传输损耗小于0.53 dB，驻波系数小于1.34。
研究了一种新型的过模圆转弯波导，可实现圆波导TM01模的转弯传输。介绍了这种过模圆转弯波导的基本原理：即沿转弯平面插入一块金属板，将圆波导转换为两个半圆波导。圆波导TM01模在半圆波导中转换为半圆波导TE11模，经转弯传输后，重新将半圆波导TE01模转换为圆波导TM01模，从而实现圆波导TM01模的转弯传输。基于这一原理设计了一个中心频率为2.856 GHz、转弯45°的过模圆转弯波导，并进行了数值模拟和实验研究。实验结果表明：其转弯半径为123.7 mm，转弯半径较小；在中心频点2.856 GHz处，传输损耗约为0.247 dB，驻波系数为1.217；在2.75～2.95 GHz的频率范围内传输损耗小于0.53 dB，驻波系数小于1.34。
2011, 23.
摘要:
介绍了全固态高压快速离化半导体开关(FID)的工作原理和半导体结构，实验研究了在不同外偏置电压下的输出脉冲幅度特性和脉宽压缩特性，并对实验研究结果进行分析。在50 Ω负载下，将一输入脉冲幅度1.7 kV 、脉宽4 μs、重频2 kHz高压脉冲，通过FID压缩成脉冲幅度1 985 V、脉宽90 ns、重频2 kHz的高压脉冲。
介绍了全固态高压快速离化半导体开关(FID)的工作原理和半导体结构，实验研究了在不同外偏置电压下的输出脉冲幅度特性和脉宽压缩特性，并对实验研究结果进行分析。在50 Ω负载下，将一输入脉冲幅度1.7 kV 、脉宽4 μs、重频2 kHz高压脉冲，通过FID压缩成脉冲幅度1 985 V、脉宽90 ns、重频2 kHz的高压脉冲。
2011, 23.
摘要:
基于漏波波导行波天线辐射理论，设计了一种X波段基于漏波波导的高功率微波（HPM）天线。采用微扰法和横向谐振法对天线的辐射特性进行分析，结合数值模拟优化给出了一种基于漏波波导的X波段HPM天线的设计方案。数值模拟表明:该天线在9.6 GHz时增益为26.2 dBi，口径效率大于70%，反射系数小于-20 dB。通过理论分析与数值模拟得到该天线的功率容量大于200 MW，在最大增益点上对ns量级短脉冲的远场响应波形不存在畸变，验证了该天线在HPM条件下使用的可行性。
基于漏波波导行波天线辐射理论，设计了一种X波段基于漏波波导的高功率微波（HPM）天线。采用微扰法和横向谐振法对天线的辐射特性进行分析，结合数值模拟优化给出了一种基于漏波波导的X波段HPM天线的设计方案。数值模拟表明:该天线在9.6 GHz时增益为26.2 dBi，口径效率大于70%，反射系数小于-20 dB。通过理论分析与数值模拟得到该天线的功率容量大于200 MW，在最大增益点上对ns量级短脉冲的远场响应波形不存在畸变，验证了该天线在HPM条件下使用的可行性。
2011, 23.
摘要:
为提高混响室测试区域的场均匀性，在分析发射天线影响场均匀性原理基础上，采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO对混响室仿真模型进行数值计算，通过与遗传算法相结合研究了混响室发射天线的位置对测试区域场均匀性的影响，得到了优化后发射天线位置及相应的表征混响室测试区域场均匀性的电场标准偏差值。优化后，测试区域场均匀性较优化前有所改善,并通过实验验证了该优化仿真方法的正确性。
为提高混响室测试区域的场均匀性，在分析发射天线影响场均匀性原理基础上，采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO对混响室仿真模型进行数值计算，通过与遗传算法相结合研究了混响室发射天线的位置对测试区域场均匀性的影响，得到了优化后发射天线位置及相应的表征混响室测试区域场均匀性的电场标准偏差值。优化后，测试区域场均匀性较优化前有所改善,并通过实验验证了该优化仿真方法的正确性。
