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RSS2012年 24卷 第11期
推荐文章
2012, 24: 2521-2522.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2521
摘要:
首次报道了中心波长为1958 nm的增益开关锁模铥/钬共掺光纤激光器，增益开光脉冲包络和锁模次脉冲的重复频率分别为20 kHz和14. 8 MHz。将此增益开关锁模光纤激光作为种子源，在掺铥光纤放大器中产生了平坦的超连续谱光源。超连续谱的最大输出功率为2. 17 W，其长波长边已扩展到2750 nm， 10 dB带宽约为640 nm（光谱范围1953~2593 nm）。
首次报道了中心波长为1958 nm的增益开关锁模铥/钬共掺光纤激光器，增益开光脉冲包络和锁模次脉冲的重复频率分别为20 kHz和14. 8 MHz。将此增益开关锁模光纤激光作为种子源，在掺铥光纤放大器中产生了平坦的超连续谱光源。超连续谱的最大输出功率为2. 17 W，其长波长边已扩展到2750 nm， 10 dB带宽约为640 nm（光谱范围1953~2593 nm）。
2012, 24: 2523-2526.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2523
摘要:
分析了以黑碳和水组成的内混合强吸收气溶胶粒子体系有效吸收系数随时间变化的规律，并讨论了不同波长、不同半径比等对有效吸收系数的影响。结果表明：波长越短，内混合气溶胶粒子体系有效吸收系数越大，在1~100 s内随时间增大的速度也越快，1~100 s内的增幅比100~1000 s内的大，最大增幅达到132.65%;不同的内外半径比对内混合气溶胶粒子体系的有效吸收系数有较大影响，内外半径比越大，有效吸收系数越大，在1~100 s有效吸收系数增加速度越快，1~100 s内增幅较大，最大增幅达到138.66%。
分析了以黑碳和水组成的内混合强吸收气溶胶粒子体系有效吸收系数随时间变化的规律，并讨论了不同波长、不同半径比等对有效吸收系数的影响。结果表明：波长越短，内混合气溶胶粒子体系有效吸收系数越大，在1~100 s内随时间增大的速度也越快，1~100 s内的增幅比100~1000 s内的大，最大增幅达到132.65%;不同的内外半径比对内混合气溶胶粒子体系的有效吸收系数有较大影响，内外半径比越大，有效吸收系数越大，在1~100 s有效吸收系数增加速度越快，1~100 s内增幅较大，最大增幅达到138.66%。
2012, 24: 2527-2530.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2527
摘要:
针对高功率、大口径薄片激光器，提出了采用半导体制冷片阵列对薄片激光介质进行分区域主动冷却的方法，通过调节各单元半导体制冷片的工作电压，改变阵列的冷却效率分布，实现了对薄片激光介质的局部温度的控制，进而使得薄片介质的横向温度分布均匀，降低了热效应的影响，为薄片激光器的冷却设计提供了新思路，并通过实验验证了该方法的可行性。
针对高功率、大口径薄片激光器，提出了采用半导体制冷片阵列对薄片激光介质进行分区域主动冷却的方法，通过调节各单元半导体制冷片的工作电压，改变阵列的冷却效率分布，实现了对薄片激光介质的局部温度的控制，进而使得薄片介质的横向温度分布均匀，降低了热效应的影响，为薄片激光器的冷却设计提供了新思路，并通过实验验证了该方法的可行性。
2012, 24: 2531-2536.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2531
摘要:
在激光驱动飞片研究中，飞片的加速特征是需要认识的关键问题之一。设计了强激光作用金属膜驱动飞片实验，采用聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜测量了飞片到达不同距离的时间，计算得到飞片速度和加速度，分析激光能量对飞片加速性能的影响。基于Gurney能理论，建立了激光驱动飞片速度的计算模型，根据实验结果获得了激光能量损失系数和有效吸收系数，分析了激光能量和膜体厚度对飞片速度的影响。实验结果表明：不同激光能量下飞片的加速特征基本相似，激光能量变化对飞片的加速时间影响较小; 激光能量较大的情况下，膜体厚度对飞片最大速度、能量耦合系数的影响更显著; 当膜体超过一定厚度时，能量耦合系数不再增加。
在激光驱动飞片研究中，飞片的加速特征是需要认识的关键问题之一。设计了强激光作用金属膜驱动飞片实验，采用聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜测量了飞片到达不同距离的时间，计算得到飞片速度和加速度，分析激光能量对飞片加速性能的影响。基于Gurney能理论，建立了激光驱动飞片速度的计算模型，根据实验结果获得了激光能量损失系数和有效吸收系数，分析了激光能量和膜体厚度对飞片速度的影响。实验结果表明：不同激光能量下飞片的加速特征基本相似，激光能量变化对飞片的加速时间影响较小; 激光能量较大的情况下，膜体厚度对飞片最大速度、能量耦合系数的影响更显著; 当膜体超过一定厚度时，能量耦合系数不再增加。
2012, 24: 2537-2542.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2537
摘要:
建立了以Rb-Ar混合气体为增益介质的四能级准分子宽带泵浦碱金属激光器(XPAL)含时速率方程模型，计算得到了运转过程各能级粒子数和腔内激光强度随时间的变化曲线。结果表明:XPAL的阈值泵浦强度很高，泵浦源谱宽与吸收线宽匹配不能达到提高吸收效率、降低阈值的目的; 在泵浦功率一定的条件下, 增加介质长度和温度可以提高吸收效率，但将降低单位体积泵浦速率; XPAL成功的关键在于实现有效的泵浦吸收。
建立了以Rb-Ar混合气体为增益介质的四能级准分子宽带泵浦碱金属激光器(XPAL)含时速率方程模型，计算得到了运转过程各能级粒子数和腔内激光强度随时间的变化曲线。结果表明:XPAL的阈值泵浦强度很高，泵浦源谱宽与吸收线宽匹配不能达到提高吸收效率、降低阈值的目的; 在泵浦功率一定的条件下, 增加介质长度和温度可以提高吸收效率，但将降低单位体积泵浦速率; XPAL成功的关键在于实现有效的泵浦吸收。
2012, 24: 2543-2548.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2543
摘要:
为验证正交光楔激光远场焦斑测量方法在提取光斑高频组分、扩展CCD测量动态范围和减小光束质量测量误差等诸方面的有效性，以常用的光束质量因子作为衡量新方法有效性的指标，建立离焦光斑强度分布理论模型并搭建相应的实验平台进行实验验证。验证结果表明:新方法与传统远场测量方案相比，使实验所用CCD的测量动态范围拓展了约9倍，实际光斑远离中心主核区域的大量高频旁瓣分布特征从CCD背景噪声起伏中凸显出来，光束质量因子的测量平均相对误差也有约16%的精度改善。
为验证正交光楔激光远场焦斑测量方法在提取光斑高频组分、扩展CCD测量动态范围和减小光束质量测量误差等诸方面的有效性，以常用的光束质量因子作为衡量新方法有效性的指标，建立离焦光斑强度分布理论模型并搭建相应的实验平台进行实验验证。验证结果表明:新方法与传统远场测量方案相比，使实验所用CCD的测量动态范围拓展了约9倍，实际光斑远离中心主核区域的大量高频旁瓣分布特征从CCD背景噪声起伏中凸显出来，光束质量因子的测量平均相对误差也有约16%的精度改善。
2012, 24: 2549-2554.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2549
摘要:
采用外差探测方式, 建立了全光纤结构的激光多普勒测振仪，用来测量经空气传播耦合引起的散射体振动，以期感知振源振动信息。实验探索了散射体材料、固定方式和相对振源位置等对空气耦合振动的影响，得到了200~2700 Hz频率范围内6种散射体振动响应特性曲线。结果表明:通过空气耦合引起的散射体振动，在相同振源振幅下，散射体振动的振幅一般随频率升高而升高; 在材料、固定方式和相对振源位置等因素中，散射体材料对振动响应特性的影响是主要的，后两者只影响局部细节。
采用外差探测方式, 建立了全光纤结构的激光多普勒测振仪，用来测量经空气传播耦合引起的散射体振动，以期感知振源振动信息。实验探索了散射体材料、固定方式和相对振源位置等对空气耦合振动的影响，得到了200~2700 Hz频率范围内6种散射体振动响应特性曲线。结果表明:通过空气耦合引起的散射体振动，在相同振源振幅下，散射体振动的振幅一般随频率升高而升高; 在材料、固定方式和相对振源位置等因素中，散射体材料对振动响应特性的影响是主要的，后两者只影响局部细节。
2012, 24: 2555-2559.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2555
摘要:
为了能够准确获取基于子孔径拼接的Hindle球检测大口径双曲面镜的Hindle球参数，研究了Hindle球检测凸双曲面镜的理论模型，并从几何光学入手，讨论了基于子孔径拼接的Hindle球检测法的系统结构，推导了符合子孔径拼接要求的小口径Hindle球的参数计算式。对一个凸双曲面镜进行了在不同测量环带数目下的基于子孔径拼接的Hindle球检测法和经典Hindle球检测法的Hindle球参数对比。结果表明该Hindle球检测方法使Hindle球参数更合理。
为了能够准确获取基于子孔径拼接的Hindle球检测大口径双曲面镜的Hindle球参数，研究了Hindle球检测凸双曲面镜的理论模型，并从几何光学入手，讨论了基于子孔径拼接的Hindle球检测法的系统结构，推导了符合子孔径拼接要求的小口径Hindle球的参数计算式。对一个凸双曲面镜进行了在不同测量环带数目下的基于子孔径拼接的Hindle球检测法和经典Hindle球检测法的Hindle球参数对比。结果表明该Hindle球检测方法使Hindle球参数更合理。
2012, 24: 2560-2564.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2560
摘要:
针对水下激光传输存在光束漂移现象，分析了光束漂移图像对光学相关识别的影响和帧间光束漂移图像噪声的不相关性。研究了抗畸变匹配滤波器设计，提出了基于相位匹配的畸变图像共同特征提取，并作为综合鉴别函数子特征的训练样本，设计了抗畸变综合鉴别匹配滤波器，并进行了仿真验证。Matlab仿真结果证明:抗畸变综合鉴别匹配滤波器设计，结合待识别图像随机散射噪声预滤波，可有效提高光学相关识别输出相关峰的峰值-相关能量比值和相关峰鉴别率值。
针对水下激光传输存在光束漂移现象，分析了光束漂移图像对光学相关识别的影响和帧间光束漂移图像噪声的不相关性。研究了抗畸变匹配滤波器设计，提出了基于相位匹配的畸变图像共同特征提取，并作为综合鉴别函数子特征的训练样本，设计了抗畸变综合鉴别匹配滤波器，并进行了仿真验证。Matlab仿真结果证明:抗畸变综合鉴别匹配滤波器设计，结合待识别图像随机散射噪声预滤波，可有效提高光学相关识别输出相关峰的峰值-相关能量比值和相关峰鉴别率值。
2012, 24: 2565-2570.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2565
摘要:
为了解决相干反斯托克斯喇曼散射（CARS）光谱CARSFT计算程序在温度拟合过程中，对初值依赖大、测量光谱信噪比差、不易收敛的问题，通过分析非线性迭代算法，采用了阻尼最小二乘算法对氮气CARS光谱进行温度拟合。针对CARS理论光谱计算公式较为复杂的特点，采用数值差分的方式来获得迭代计算时所需要的设计矩阵。分析了横向偏移、纵向偏移和温度三个主要参量对拟合残差的影响，发现纵向偏移的初值设置对温度拟合影响较大。拟合温度2000 K时的标准理论CARS光谱，设置偏离较大的初始值，采用阻尼最小二乘法获得了较好的结果。迭代计算167步后，温度拟合为2 005.6 K，残差为0.027 463。拟合光谱信噪比较差的CARS光谱，阻尼最小二乘法也能稳定收敛。结果验证了阻尼最小二乘法对初值的依赖不大，并且当拟合谱信噪比较差时也能收敛，可用于在恶劣环境下CARS测量光谱的拟合。
为了解决相干反斯托克斯喇曼散射（CARS）光谱CARSFT计算程序在温度拟合过程中，对初值依赖大、测量光谱信噪比差、不易收敛的问题，通过分析非线性迭代算法，采用了阻尼最小二乘算法对氮气CARS光谱进行温度拟合。针对CARS理论光谱计算公式较为复杂的特点，采用数值差分的方式来获得迭代计算时所需要的设计矩阵。分析了横向偏移、纵向偏移和温度三个主要参量对拟合残差的影响，发现纵向偏移的初值设置对温度拟合影响较大。拟合温度2000 K时的标准理论CARS光谱，设置偏离较大的初始值，采用阻尼最小二乘法获得了较好的结果。迭代计算167步后，温度拟合为2 005.6 K，残差为0.027 463。拟合光谱信噪比较差的CARS光谱，阻尼最小二乘法也能稳定收敛。结果验证了阻尼最小二乘法对初值的依赖不大，并且当拟合谱信噪比较差时也能收敛，可用于在恶劣环境下CARS测量光谱的拟合。
2012, 24: 2571-2575.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2571
摘要:
为抑制低重复频率高能脉冲光纤主振荡功率放大(MOPA)系统的放大自发辐射(ASE)效应，达到脉冲泵浦的最佳放大效果，需要对泵浦脉宽进行优化。基于求解速率方程和功率传输方程，理论研究了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器上能级粒子数密度、光纤内存储能量、正反向放大自发辐射的瞬态响应。在给定的泵浦功率、光纤长度、纤芯面积和掺杂数密度等参数下，数值计算得到的优化泵浦脉宽为793 s。此外，实验测定了ASE的建立时间; 通过调节泵浦脉宽，测定了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器的放大效果，实验中得到的泵浦脉宽的优化值为800 s，证明了数值模拟的正确性。
为抑制低重复频率高能脉冲光纤主振荡功率放大(MOPA)系统的放大自发辐射(ASE)效应，达到脉冲泵浦的最佳放大效果，需要对泵浦脉宽进行优化。基于求解速率方程和功率传输方程，理论研究了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器上能级粒子数密度、光纤内存储能量、正反向放大自发辐射的瞬态响应。在给定的泵浦功率、光纤长度、纤芯面积和掺杂数密度等参数下，数值计算得到的优化泵浦脉宽为793 s。此外，实验测定了ASE的建立时间; 通过调节泵浦脉宽，测定了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器的放大效果，实验中得到的泵浦脉宽的优化值为800 s，证明了数值模拟的正确性。
2012, 24: 2576-2580.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2576
摘要:
采用强脉冲激光器设计液体环境下刚性壁面空蚀实验平台，改变液体中含气量，利用高速相机观察不同含气量条件下激光空泡在壁面附近的脉动过程，并对刚性壁面造成的空蚀结果进行了观测。实验研究发现，随着液体中相对空气含量的提高，激光空泡脉动的最大尺寸增大，空泡的膨胀运动变剧烈，溃灭运动速度降低，空泡的溃灭强度降低，从而影响到溃灭冲击波和壁面微射流对刚性壁面的冲击速度，减弱了壁面空蚀，而液体中含气量的提高能够降低激光空泡对刚性壁面的空蚀程度。
采用强脉冲激光器设计液体环境下刚性壁面空蚀实验平台，改变液体中含气量，利用高速相机观察不同含气量条件下激光空泡在壁面附近的脉动过程，并对刚性壁面造成的空蚀结果进行了观测。实验研究发现，随着液体中相对空气含量的提高，激光空泡脉动的最大尺寸增大，空泡的膨胀运动变剧烈，溃灭运动速度降低，空泡的溃灭强度降低，从而影响到溃灭冲击波和壁面微射流对刚性壁面的冲击速度，减弱了壁面空蚀，而液体中含气量的提高能够降低激光空泡对刚性壁面的空蚀程度。
2012, 24: 2581-2584.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2581
摘要:
基于二极管激光器mini-bar的光纤耦合方式是一种降低耦合系统成本并提高整体转换效率的方法, 为此，采用40片封装在铜微通道冷却器上的连续60 W二极管激光器mini-bar组成空间叠加阵列，作为耦合光源，采用非球面柱透镜及柱透镜阵列对mini-bar叠阵进行了快轴与慢轴的准直，实现了两列叠阵的激光束沿快轴方向的空间合成以提高叠阵激光束的填充因子，合成后的激光束可以耦合进入芯径为800 m、数值孔径为0.22的光纤。测试结果表明，光纤耦合模块输出功率最高为1360 W，整体光光效率58%，光纤端面的功率密度达到1.73105 W/cm2。
基于二极管激光器mini-bar的光纤耦合方式是一种降低耦合系统成本并提高整体转换效率的方法, 为此，采用40片封装在铜微通道冷却器上的连续60 W二极管激光器mini-bar组成空间叠加阵列，作为耦合光源，采用非球面柱透镜及柱透镜阵列对mini-bar叠阵进行了快轴与慢轴的准直，实现了两列叠阵的激光束沿快轴方向的空间合成以提高叠阵激光束的填充因子，合成后的激光束可以耦合进入芯径为800 m、数值孔径为0.22的光纤。测试结果表明，光纤耦合模块输出功率最高为1360 W，整体光光效率58%，光纤端面的功率密度达到1.73105 W/cm2。
2012, 24: 2585-2590.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2585
摘要:
以高斯光束为例，研究了非线性介质表面振幅调制型缺陷对光场的调制。基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分并采用泰勒级数展开方法，建立了高斯光束经过表面存在缺陷的非线性介质后的传输模型，得到了受缺陷调制光束经非线性介质后的光强分布解析式，研究了缺陷尺寸和光束在非线性介质中产生的附加相移大小对光强分布的影响，结果表明介质表面的缺陷尺寸越大，介质内产生的附加相移越大，光场受到的调制越严重。分别考虑了非线性折射率为正值和为负值的情况，研究发现相应的折射率值导致光束发生会聚或发散现象，并由于缺陷调制的作用，在光束传输过程中始终存在一光强极值点，且随着附加相移绝对值的增大光强极值点的峰值也随之增强。
以高斯光束为例，研究了非线性介质表面振幅调制型缺陷对光场的调制。基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分并采用泰勒级数展开方法，建立了高斯光束经过表面存在缺陷的非线性介质后的传输模型，得到了受缺陷调制光束经非线性介质后的光强分布解析式，研究了缺陷尺寸和光束在非线性介质中产生的附加相移大小对光强分布的影响，结果表明介质表面的缺陷尺寸越大，介质内产生的附加相移越大，光场受到的调制越严重。分别考虑了非线性折射率为正值和为负值的情况，研究发现相应的折射率值导致光束发生会聚或发散现象，并由于缺陷调制的作用，在光束传输过程中始终存在一光强极值点，且随着附加相移绝对值的增大光强极值点的峰值也随之增强。
2012, 24: 2591-2594.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2591
摘要:
以18束脉宽10 ns的激光光束的编解码为例, 详细介绍了角多路激光束编解码方法的原理和特点。该方法利用等间距分立放置的反射镜支撑阵列和若干反射镜，激光束采用小角度入射和反射方式，通过激光束在反射镜之间的反射实现编解码, 编解码系统整体结构简洁紧凑, 使用阵列较少, 占用空间小，具有较强的扩展性，能适应不同编解码宽度要求, 同一组阵列既可用于编码也可用于解码。
以18束脉宽10 ns的激光光束的编解码为例, 详细介绍了角多路激光束编解码方法的原理和特点。该方法利用等间距分立放置的反射镜支撑阵列和若干反射镜，激光束采用小角度入射和反射方式，通过激光束在反射镜之间的反射实现编解码, 编解码系统整体结构简洁紧凑, 使用阵列较少, 占用空间小，具有较强的扩展性，能适应不同编解码宽度要求, 同一组阵列既可用于编码也可用于解码。
2012, 24: 2595-2598.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2595
摘要:
为提高神光Ⅱ激光装置的计算机控制水平，以控制系统软件开发工具EPICS为框架，设计并开发了神光Ⅱ装置的集中控制系统。具体介绍了该控制系统的总体结构和软件的逻辑组成，并以数据库和驱动程序为实例探讨了在Linux环境下EPICS软件的开发和应用。实验结果表明：该控制系统能够满足神光Ⅱ装置对计算机集中控制系统的功能要求，也为高功率激光装置的集中控制提供了新方案。
为提高神光Ⅱ激光装置的计算机控制水平，以控制系统软件开发工具EPICS为框架，设计并开发了神光Ⅱ装置的集中控制系统。具体介绍了该控制系统的总体结构和软件的逻辑组成，并以数据库和驱动程序为实例探讨了在Linux环境下EPICS软件的开发和应用。实验结果表明：该控制系统能够满足神光Ⅱ装置对计算机集中控制系统的功能要求，也为高功率激光装置的集中控制提供了新方案。
2012, 24: 2599-2603.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2599
摘要:
采用Nd:YAG纳秒脉冲激光对单晶硅在空气中进行辐照，研究了表面微结构在不同能量密度和扫描速度下的演化情况。扫描电子显微镜测量表明，激光在相对较低能量密度下辐照硅表面诱导出鱼鳞状波纹结构，激光能量密度相对较大时，诱导出絮状多孔的不规则微结构。光致荧光谱（PL）表明，激光扫描区域在710 nm附近有荧光发射。用氢氟酸腐蚀掉样品表面的SiOx后，荧光峰的强度显著降低，说明SiOx在光致发光增强上起重要作用。能量色散X射线谱（EDS）表明氧元素的含量随激光能量密度的增大而增加。研究表明：纳秒激光的能量密度和扫描速度对微结构形成起着决定性作用，改变了硅材料表面微结构尺寸，增大了光吸收面积; 氧元素在光致发光增强上起重要作用，微构造硅和SiOx对光致荧光的发射都有贡献。
采用Nd:YAG纳秒脉冲激光对单晶硅在空气中进行辐照，研究了表面微结构在不同能量密度和扫描速度下的演化情况。扫描电子显微镜测量表明，激光在相对较低能量密度下辐照硅表面诱导出鱼鳞状波纹结构，激光能量密度相对较大时，诱导出絮状多孔的不规则微结构。光致荧光谱（PL）表明，激光扫描区域在710 nm附近有荧光发射。用氢氟酸腐蚀掉样品表面的SiOx后，荧光峰的强度显著降低，说明SiOx在光致发光增强上起重要作用。能量色散X射线谱（EDS）表明氧元素的含量随激光能量密度的增大而增加。研究表明：纳秒激光的能量密度和扫描速度对微结构形成起着决定性作用，改变了硅材料表面微结构尺寸，增大了光吸收面积; 氧元素在光致发光增强上起重要作用，微构造硅和SiOx对光致荧光的发射都有贡献。
2012, 24: 2604-2606.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2604
摘要:
采用飞秒激光辐照Fe颗粒制备了一种新型可见光水分解催化Fe纳米晶体系。悬浮在蒸馏水和NaCl溶液中的Fe纳米晶在可见光的辐照下实现了完全的水分解。利用气相色谱仪和扫描电子显微镜分析了Fe纳米晶材料可见光光催化储氢特性。结果表明：可见光辐照光催化后，Fe纳米晶表面出现块状和丝状结晶物。
采用飞秒激光辐照Fe颗粒制备了一种新型可见光水分解催化Fe纳米晶体系。悬浮在蒸馏水和NaCl溶液中的Fe纳米晶在可见光的辐照下实现了完全的水分解。利用气相色谱仪和扫描电子显微镜分析了Fe纳米晶材料可见光光催化储氢特性。结果表明：可见光辐照光催化后，Fe纳米晶表面出现块状和丝状结晶物。
2012, 24: 2607-2612.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2607
摘要:
为实现对惯性约束聚变（ICF）靶用空心玻璃微球（HGM）质量及性能的有效调控，研究了精炼温度对HGM批次产品中A级HGM百分数的影响，实验测试了不同精炼温度条件下HGM批次的平均直径和壁厚、抗张强度、对氘气的保气性能、表面粗糙度及其随时间的变化。测试结果表明：升高精炼温度并不是总有利于提高HGM的质量和性能; 当精炼温度低于1600 ℃时，满足ICF物理实验参数要求的HGM百分数随着精炼温度的增高而增加，但是，当精炼温度高于1600 ℃时，HGM的合格率则随着精炼温度的增高而显著下降; 随着精炼温度的升高，HGM的抗拉强度快速提高，表面粗糙度快速下降; HGM在室温下对氘气的阻气能力快速下降，且在大气中的潮解速率和程度显著降低。
为实现对惯性约束聚变（ICF）靶用空心玻璃微球（HGM）质量及性能的有效调控，研究了精炼温度对HGM批次产品中A级HGM百分数的影响，实验测试了不同精炼温度条件下HGM批次的平均直径和壁厚、抗张强度、对氘气的保气性能、表面粗糙度及其随时间的变化。测试结果表明：升高精炼温度并不是总有利于提高HGM的质量和性能; 当精炼温度低于1600 ℃时，满足ICF物理实验参数要求的HGM百分数随着精炼温度的增高而增加，但是，当精炼温度高于1600 ℃时，HGM的合格率则随着精炼温度的增高而显著下降; 随着精炼温度的升高，HGM的抗拉强度快速提高，表面粗糙度快速下降; HGM在室温下对氘气的阻气能力快速下降，且在大气中的潮解速率和程度显著降低。
2012, 24: 2613-2617.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2613
摘要:
以激光干涉法得到的光刻胶图案为掩模，采用湿法刻蚀和溶脱-剥离法制备了具有良好减反射特性的亚微米掺铝氧化锌（ZnO:Al, AZO）光栅。表面形貌特征和反射光谱测试结果表明，湿法刻蚀较溶脱-剥离法得到的AZO光栅表面更为粗糙，两者均方根粗糙度分别为25.4，7.6 nm。在400～900 nm波段，两种方法制备的周期和高度相同的光栅，平均总反射率分别由AZO薄膜的12.5%下降到8.3%和10.2%。两者的平均镜面反射率分别为6.2%和6.6%，平均漫反射率分别为2.1%和3.6%。湿法刻蚀得到的表面较为粗糙AZO光栅的漫反射明显减弱，从而导致总的减反特性优于溶脱-剥离法得到的表面起伏相对较小的AZO光栅。
以激光干涉法得到的光刻胶图案为掩模，采用湿法刻蚀和溶脱-剥离法制备了具有良好减反射特性的亚微米掺铝氧化锌（ZnO:Al, AZO）光栅。表面形貌特征和反射光谱测试结果表明，湿法刻蚀较溶脱-剥离法得到的AZO光栅表面更为粗糙，两者均方根粗糙度分别为25.4，7.6 nm。在400～900 nm波段，两种方法制备的周期和高度相同的光栅，平均总反射率分别由AZO薄膜的12.5%下降到8.3%和10.2%。两者的平均镜面反射率分别为6.2%和6.6%，平均漫反射率分别为2.1%和3.6%。湿法刻蚀得到的表面较为粗糙AZO光栅的漫反射明显减弱，从而导致总的减反特性优于溶脱-剥离法得到的表面起伏相对较小的AZO光栅。
2012, 24: 2618-2622.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2618
摘要:
以全局支撑算子方法为基础，通过引入面通量，构造了具有局部模板点的时空二阶精度格式。对于大变形扭曲网格，格式采用法向修正技术和合理的单元角体积计算方法，可以保持通量的精确性。算例表明该格式在非凸网格上能够精确获得线性解; 在非光滑网格上可以达到时空二阶精度; 能够较好地保持对称性; 并适合于三维非结构网格上的求解。
以全局支撑算子方法为基础，通过引入面通量，构造了具有局部模板点的时空二阶精度格式。对于大变形扭曲网格，格式采用法向修正技术和合理的单元角体积计算方法，可以保持通量的精确性。算例表明该格式在非凸网格上能够精确获得线性解; 在非光滑网格上可以达到时空二阶精度; 能够较好地保持对称性; 并适合于三维非结构网格上的求解。
2012, 24: 2623-2626.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2623
摘要:
针对神光Ⅲ主机装置真空靶室系统横向刚度较弱、必须进行现场精密加工和安装等研制中的技术难题，对真空靶室组件的结构和整体加工工艺进行了设计。结合靶场总体稳定性设计思路，设计了垂直支撑结构和能提供摩擦阻尼耗能的横向支撑结构，并对壁厚进行了优化设计。通过使用开孔器、六维调节结构和激光跟踪仪，设计修配调整垫等，解决了现场精密加工问题，实现了靶室与靶场基准体系的精密对接。计算结果表明，48束打靶透镜平均平动位移均方根值为2.8 m。建成后，靶室中心高度偏差为0.12 mm，水平偏差达到0.18 mm，各重要联接法兰对心偏差达到0.35～0.40 mm。
针对神光Ⅲ主机装置真空靶室系统横向刚度较弱、必须进行现场精密加工和安装等研制中的技术难题，对真空靶室组件的结构和整体加工工艺进行了设计。结合靶场总体稳定性设计思路，设计了垂直支撑结构和能提供摩擦阻尼耗能的横向支撑结构，并对壁厚进行了优化设计。通过使用开孔器、六维调节结构和激光跟踪仪，设计修配调整垫等，解决了现场精密加工问题，实现了靶室与靶场基准体系的精密对接。计算结果表明，48束打靶透镜平均平动位移均方根值为2.8 m。建成后，靶室中心高度偏差为0.12 mm，水平偏差达到0.18 mm，各重要联接法兰对心偏差达到0.35～0.40 mm。
2012, 24: 2627-2630.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2627
摘要:
理论分析了利用X射线同轴离焦相衬成像法测量金黑腔内塑料中心微球位置的可行性，在此基础上进行了实验研究。实验结果证明，由于低Z低密度材料对高能X射线有相位调制作用，因此仍能够形成一定的图像反差，这种效应并不依赖X射线的能量，因此在一定的尺度范围内，可以实现高Z高密度材料与低Z低密度材料在高能X射线下同时成像，克服了传统吸收成像的不足，最终实现了内爆靶装配参数的精密检测。
理论分析了利用X射线同轴离焦相衬成像法测量金黑腔内塑料中心微球位置的可行性，在此基础上进行了实验研究。实验结果证明，由于低Z低密度材料对高能X射线有相位调制作用，因此仍能够形成一定的图像反差，这种效应并不依赖X射线的能量，因此在一定的尺度范围内，可以实现高Z高密度材料与低Z低密度材料在高能X射线下同时成像，克服了传统吸收成像的不足，最终实现了内爆靶装配参数的精密检测。
2012, 24: 2631-2636.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2631
摘要:
采用HPM溶液（盐酸、双氧水和去离子水的混合液）结合氧等离子体对多层介质膜脉宽压缩光栅进行清洗研究。用X射线光电子能谱检测光栅表面的元素成分及其原子含量的变化。实验结果表明，氧等离子体处理能有效去除光栅表面残留光刻胶和碳氟化合物; 再经HPM溶液清洗，反应离子束刻蚀和氧等离子体处理过程产生的金属污染物被进一步去除。经过上述清洗工艺处理后，光栅一级衍射效率仍保持在95%以上，光栅表面激光诱导损伤阈值达到1.6 J/cm2 (1053 nm, 10 ps)。实验结果说明了氧等离子体和HPM溶液相结合能有效清洗多层介质膜脉宽压缩光栅，并显著提高光栅损伤阈值。
采用HPM溶液（盐酸、双氧水和去离子水的混合液）结合氧等离子体对多层介质膜脉宽压缩光栅进行清洗研究。用X射线光电子能谱检测光栅表面的元素成分及其原子含量的变化。实验结果表明，氧等离子体处理能有效去除光栅表面残留光刻胶和碳氟化合物; 再经HPM溶液清洗，反应离子束刻蚀和氧等离子体处理过程产生的金属污染物被进一步去除。经过上述清洗工艺处理后，光栅一级衍射效率仍保持在95%以上，光栅表面激光诱导损伤阈值达到1.6 J/cm2 (1053 nm, 10 ps)。实验结果说明了氧等离子体和HPM溶液相结合能有效清洗多层介质膜脉宽压缩光栅，并显著提高光栅损伤阈值。
2012, 24: 2637-2641.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2637
摘要:
为了计算补偿用计算全息图的刻线位置，需要对光线追迹得到的离散相位数据进行拟合。为此详细推导了均匀三次B样条和非均匀三次B样条的基函数，介绍了各自对应的曲面拟合方法。以一块抛物型离轴非球面数据为例，对其非对称的离散相位分布进行了三次B样条曲面拟合。拟合结果表明，三次B样条曲面拟合能使拟合面经过所有数据点，保证拟合精度，且得到的连续的相位补偿函数表达式结构简单（最高次数只有3次）, 还能根据实际情况优化采样点数量，控制计算量。
为了计算补偿用计算全息图的刻线位置，需要对光线追迹得到的离散相位数据进行拟合。为此详细推导了均匀三次B样条和非均匀三次B样条的基函数，介绍了各自对应的曲面拟合方法。以一块抛物型离轴非球面数据为例，对其非对称的离散相位分布进行了三次B样条曲面拟合。拟合结果表明，三次B样条曲面拟合能使拟合面经过所有数据点，保证拟合精度，且得到的连续的相位补偿函数表达式结构简单（最高次数只有3次）, 还能根据实际情况优化采样点数量，控制计算量。
2012, 24: 2642-2646.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2642
摘要:
以三聚氰胺、均苯三酚和甲醛为原料，经过溶胶凝胶、CO2超临界干燥，制备出由均苯三酚改性的最低密度为44 mg/cm3、透明、不易开裂的三聚氰胺-甲醛（MF）气凝胶，利用Materials-Studio软件模拟，结果证明了均苯三酚的引入可以缩短凝胶时间。并采用扫描电镜（SEM）, 红外（FT-IR）, 热重（TGA）对样品进行了表征，测试表明：改性后的MF气凝胶具有由直径30 nm的骨架构成三位连续空间网络结构，孔径约为100 nm，且分布均匀，热性能也有所提高。
以三聚氰胺、均苯三酚和甲醛为原料，经过溶胶凝胶、CO2超临界干燥，制备出由均苯三酚改性的最低密度为44 mg/cm3、透明、不易开裂的三聚氰胺-甲醛（MF）气凝胶，利用Materials-Studio软件模拟，结果证明了均苯三酚的引入可以缩短凝胶时间。并采用扫描电镜（SEM）, 红外（FT-IR）, 热重（TGA）对样品进行了表征，测试表明：改性后的MF气凝胶具有由直径30 nm的骨架构成三位连续空间网络结构，孔径约为100 nm，且分布均匀，热性能也有所提高。
2012, 24: 2647-2650.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2647
摘要:
采用汇聚式双重乳液发生器通过乳液微封装技术制备得到了毫米级单分散的聚--甲基苯乙烯空心微球。初步研究了各相流速对乳液形成过程、乳液直径及其分散度的影响。基于获得的单分散双重乳液，采用旋转蒸发方式固化得到了分散度小于3%、直径800~1200 m的聚--甲基苯乙烯空心微球。
采用汇聚式双重乳液发生器通过乳液微封装技术制备得到了毫米级单分散的聚--甲基苯乙烯空心微球。初步研究了各相流速对乳液形成过程、乳液直径及其分散度的影响。基于获得的单分散双重乳液，采用旋转蒸发方式固化得到了分散度小于3%、直径800~1200 m的聚--甲基苯乙烯空心微球。
2012, 24: 2651-2654.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2651
摘要:
在拍瓦级飞秒激光装置上完成了两轮激光驱动甲烷气体靶的实验，用产生的X光源配合SCCD（转换屏+CCD相机）对小型金属器件背光成像，采用经验公式和PIC数值模拟方法分别预估了超热电子温度，得到X光能量分别为377 keV和130 keV，据此两轮实验分别选择1.3 mm和0.8 mm厚度的轫致辐射体。分析比较了两轮实验背光成像质量。通过对次轮实验图像中铝、铜金属台阶灰度值曲线的分析求得X光的能量分别为49 keV和92 keV，这表明采用PIC数值模拟方法得到的X光能量更加符合实验结果。
在拍瓦级飞秒激光装置上完成了两轮激光驱动甲烷气体靶的实验，用产生的X光源配合SCCD（转换屏+CCD相机）对小型金属器件背光成像，采用经验公式和PIC数值模拟方法分别预估了超热电子温度，得到X光能量分别为377 keV和130 keV，据此两轮实验分别选择1.3 mm和0.8 mm厚度的轫致辐射体。分析比较了两轮实验背光成像质量。通过对次轮实验图像中铝、铜金属台阶灰度值曲线的分析求得X光的能量分别为49 keV和92 keV，这表明采用PIC数值模拟方法得到的X光能量更加符合实验结果。
2012, 24: 2655-2659.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2655
摘要:
在HT-7托卡马克的等离子体密度调制实验中，通过对欧姆和低杂波电流驱动两种放电条件下等离子体逃逸电子辐射行为的研究，验证了非准稳态等离子体中逃逸电子的产生机制，研究了欧姆和低杂波电流驱动两种放电条件下的大量充气对等离子体整体约束性能的影响。研究结果发现：放电过程中额外的大量工作气体的充入使等离子体偏离了准稳态，逃逸电子初级产生机制和次级产生机制准稳态的假设条件被打破，这时候需要利用非准稳态条件下修正后的逃逸电子归一化阈值速度来解释逃逸电子的辐射行为; 同时也发现放电过程中额外的大量工作气体的充入将使等离子体的整体约束性能变差。
在HT-7托卡马克的等离子体密度调制实验中，通过对欧姆和低杂波电流驱动两种放电条件下等离子体逃逸电子辐射行为的研究，验证了非准稳态等离子体中逃逸电子的产生机制，研究了欧姆和低杂波电流驱动两种放电条件下的大量充气对等离子体整体约束性能的影响。研究结果发现：放电过程中额外的大量工作气体的充入使等离子体偏离了准稳态，逃逸电子初级产生机制和次级产生机制准稳态的假设条件被打破，这时候需要利用非准稳态条件下修正后的逃逸电子归一化阈值速度来解释逃逸电子的辐射行为; 同时也发现放电过程中额外的大量工作气体的充入将使等离子体的整体约束性能变差。
2012, 24: 2660-2664.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2660
摘要:
采用二官能度环氧树脂对己二胺进行改性，得到了含多段长亚甲基链段的柔性固化剂。利用红外光谱表征其基本结构。采用环氧树脂E-44与之进行固化，通过不同温度下固化时间对力学强度影响的分析，初步确定其最佳固化条件为80 ℃，6 h。通过热重分析检测不同固化比例下固化产物的热稳定性，并采用差示扫描量热法研究该固化剂的固化动力学参数、反应活性、最佳固化温度及时间。对其固化物拉伸剪切强度进行测试，测试结果表明：在固化比例为1:0.5时，在-196 ℃、室温、60 ℃下的拉伸剪切强度分别为16.84，14.73和13.52 MPa，基本满足实际应用的需求。
采用二官能度环氧树脂对己二胺进行改性，得到了含多段长亚甲基链段的柔性固化剂。利用红外光谱表征其基本结构。采用环氧树脂E-44与之进行固化，通过不同温度下固化时间对力学强度影响的分析，初步确定其最佳固化条件为80 ℃，6 h。通过热重分析检测不同固化比例下固化产物的热稳定性，并采用差示扫描量热法研究该固化剂的固化动力学参数、反应活性、最佳固化温度及时间。对其固化物拉伸剪切强度进行测试，测试结果表明：在固化比例为1:0.5时，在-196 ℃、室温、60 ℃下的拉伸剪切强度分别为16.84，14.73和13.52 MPa，基本满足实际应用的需求。
2012, 24: 2665-2668.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2665
摘要:
提出了使用三坐标测量机（CMM）对离轴非球面镜进行测量的方法。通过CMM对离轴非球面镜镜面进行自动测量，获得实际面形的三维坐标数据，并与理论离轴非球面镜模型进行分析比较，得到实际镜面的面形误差值和均方根值; 依据CMM的测量结果，完成了对离轴非球面镜精磨阶段的加工，解决了目前离轴非球面镜精磨阶段难于检测，以至于无法加工的问题。随着离轴非球面镜顺利进入抛光阶段，使用CMM实现了离轴非球面镜精磨检测与抛光检测的无缝对接。
提出了使用三坐标测量机（CMM）对离轴非球面镜进行测量的方法。通过CMM对离轴非球面镜镜面进行自动测量，获得实际面形的三维坐标数据，并与理论离轴非球面镜模型进行分析比较，得到实际镜面的面形误差值和均方根值; 依据CMM的测量结果，完成了对离轴非球面镜精磨阶段的加工，解决了目前离轴非球面镜精磨阶段难于检测，以至于无法加工的问题。随着离轴非球面镜顺利进入抛光阶段，使用CMM实现了离轴非球面镜精磨检测与抛光检测的无缝对接。
2012, 24: 2669-2672.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2669
摘要:
提出了一种对激光等离子产生的靶速度进行测量的新方法。该方法除了对烧蚀靶的速度进行直接测量外，而且测量结果不受靶宽度及探测光束的影响。与理论值相比，该方法的实验测量误差小于2%。此外，利用该测量方法对激光烧蚀不同温度下液体水的动量进行了测量，结果发现随水温度的降低，产生的动量呈现增加趋势。
提出了一种对激光等离子产生的靶速度进行测量的新方法。该方法除了对烧蚀靶的速度进行直接测量外，而且测量结果不受靶宽度及探测光束的影响。与理论值相比，该方法的实验测量误差小于2%。此外，利用该测量方法对激光烧蚀不同温度下液体水的动量进行了测量，结果发现随水温度的降低，产生的动量呈现增加趋势。
2012, 24: 2673-2676.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2673
摘要:
为提高硅基支持系统制备中光刻过程的线宽精度，用正交试验分析了前烘、曝光、显影主要步骤中一些主要参数对制备结果的影响，得到了它们的影响程度的规律以及较优的参数组合。在此基础上设计和训练了合适的前向误差反向传播神经网络，对主要工艺参数进行了进一步的分析、预测和优选，并用实验加以验证。最终得到在胶厚约1.55 m时，前烘温度100 ℃，时间90 s; 曝光时间5 s; 显影温度15 ℃，时间90 s时，光刻后图形的线宽偏差最小，达到了0.3 m以下。
为提高硅基支持系统制备中光刻过程的线宽精度，用正交试验分析了前烘、曝光、显影主要步骤中一些主要参数对制备结果的影响，得到了它们的影响程度的规律以及较优的参数组合。在此基础上设计和训练了合适的前向误差反向传播神经网络，对主要工艺参数进行了进一步的分析、预测和优选，并用实验加以验证。最终得到在胶厚约1.55 m时，前烘温度100 ℃，时间90 s; 曝光时间5 s; 显影温度15 ℃，时间90 s时，光刻后图形的线宽偏差最小，达到了0.3 m以下。
2012, 24: 2677-2682.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2677
摘要:
采用红外显微图像技术对单层掺硫空心微球上出现的不均匀结构进行了表征分析，证明了不均匀结构的产生来源于掺硫剂PSS（聚苯乙烯磺酸钠）。同时对PSS的成膜性能进行了研究，并使用红外显微图像技术和偏光显微镜对PSS平面薄膜进行表征，结果表明，掺硫剂PSS成膜性能较差，薄膜表面存在分子有序化聚集体和结晶现象。热处理结果显示PSS薄膜与聚苯乙烯薄膜热性能相差较大，易产生脆性开裂并从聚苯乙烯表面剥离，说明PSS不适合于高掺硫量微球制备。
采用红外显微图像技术对单层掺硫空心微球上出现的不均匀结构进行了表征分析，证明了不均匀结构的产生来源于掺硫剂PSS（聚苯乙烯磺酸钠）。同时对PSS的成膜性能进行了研究，并使用红外显微图像技术和偏光显微镜对PSS平面薄膜进行表征，结果表明，掺硫剂PSS成膜性能较差，薄膜表面存在分子有序化聚集体和结晶现象。热处理结果显示PSS薄膜与聚苯乙烯薄膜热性能相差较大，易产生脆性开裂并从聚苯乙烯表面剥离，说明PSS不适合于高掺硫量微球制备。
2012, 24: 2683-2686.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2683
摘要:
采用线性理论和非线性理论研究了回旋管谐振腔结构、寄生模式抑制及注波互作用等问题。设计了一支工作在95 GHz的三次谐波回旋管，注波互作用结构采用标准开放式谐振单腔，工作模式为TE64, 采用电压45 kV、电流5 A、横纵速度比为1.5的小回旋电子注。在不考虑电子注速度离散及厚度的情况下，非线性理论分析表明，该回旋管可以获得14 kW功率输出，横向互作用效率约为18%，整管效率约11%。
采用线性理论和非线性理论研究了回旋管谐振腔结构、寄生模式抑制及注波互作用等问题。设计了一支工作在95 GHz的三次谐波回旋管，注波互作用结构采用标准开放式谐振单腔，工作模式为TE64, 采用电压45 kV、电流5 A、横纵速度比为1.5的小回旋电子注。在不考虑电子注速度离散及厚度的情况下，非线性理论分析表明，该回旋管可以获得14 kW功率输出，横向互作用效率约为18%，整管效率约11%。
2012, 24: 2687-2692.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2687
摘要:
从麦克斯韦方程出发，导出了适用于周期结构的三维弱无条件稳定时域有限差分（FDTD）算法的迭代式，在理论上证明了其稳定性条件，其稳定性条件比普通FDTD的稳定性条件要宽松，并将周期边界条件应用到迭代式中，得到了可直接编程迭代的方程，给出了对其特有的一类非三对角阵的解决办法。最后通过算例将计算结果与常规FDTD及ADI-FDTD计算结果比较，验证了算法的精确性和有效性。
从麦克斯韦方程出发，导出了适用于周期结构的三维弱无条件稳定时域有限差分（FDTD）算法的迭代式，在理论上证明了其稳定性条件，其稳定性条件比普通FDTD的稳定性条件要宽松，并将周期边界条件应用到迭代式中，得到了可直接编程迭代的方程，给出了对其特有的一类非三对角阵的解决办法。最后通过算例将计算结果与常规FDTD及ADI-FDTD计算结果比较，验证了算法的精确性和有效性。
2012, 24: 2693-2697.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2693
摘要:
为了将槽波导端与标准矩形波导相连接，设计了一种适用于折叠槽波导结构行波管的输入输出过渡波导, 可将其视为槽宽渐变的双槽加载矩形波导。利用电磁仿真软件CST微波工作室对该结构进行仿真计算，讨论了各个结构参数对其性能的影响。对比了直线渐变、抛物线渐变和指数渐变3种槽宽渐变规律在W波段对其传输特性及损耗特性的影响。研究结果表明:指数渐变结构的驻波系数小于1.15的带宽比其他两种结构都要宽，且在90~99 GHz、驻波系数小于1.25时，该结构的整体长度也远小于另外两种结构，能够实现良好的过渡效果; 而直线渐变结构的损耗在90~97 GHz为最低。
为了将槽波导端与标准矩形波导相连接，设计了一种适用于折叠槽波导结构行波管的输入输出过渡波导, 可将其视为槽宽渐变的双槽加载矩形波导。利用电磁仿真软件CST微波工作室对该结构进行仿真计算，讨论了各个结构参数对其性能的影响。对比了直线渐变、抛物线渐变和指数渐变3种槽宽渐变规律在W波段对其传输特性及损耗特性的影响。研究结果表明:指数渐变结构的驻波系数小于1.15的带宽比其他两种结构都要宽，且在90~99 GHz、驻波系数小于1.25时，该结构的整体长度也远小于另外两种结构，能够实现良好的过渡效果; 而直线渐变结构的损耗在90~97 GHz为最低。
2012, 24: 2698-2702.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2698
摘要:
利用曲折波导慢波结构和一个长宽比为3∶1的带状电子注作为注-波互作用电路，完成了对V波段大功率行波管互作用电路的设计。分析了带状电子注通道对高频特性的影响，并在综合考虑色散和耦合阻抗的情况下得到了优化的结构参数。建立了3维的V波段带状注曲折波导行波管的电路模型，并利用CST粒子工作室完成了注-波互作用的仿真研究。研究结果表明，当工作电压和电流分别为17 kV和150 mA时，带状注曲折波导行波管在58~62 GHz时的饱和平均输出功率大于160 W，增益大于34.7 dB。
利用曲折波导慢波结构和一个长宽比为3∶1的带状电子注作为注-波互作用电路，完成了对V波段大功率行波管互作用电路的设计。分析了带状电子注通道对高频特性的影响，并在综合考虑色散和耦合阻抗的情况下得到了优化的结构参数。建立了3维的V波段带状注曲折波导行波管的电路模型，并利用CST粒子工作室完成了注-波互作用的仿真研究。研究结果表明，当工作电压和电流分别为17 kV和150 mA时，带状注曲折波导行波管在58~62 GHz时的饱和平均输出功率大于160 W，增益大于34.7 dB。
2012, 24: 2703-2708.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2703
摘要:
针对大型双反射面天线尺寸过大、使用单一的时域方法无法单独模拟其远区辐射特性，以及使用单一的高频近似技术无法给出准确结果的局限，给出了用于大型双反射面天线时域辐射模拟的并行时域有限差分(PFDTD)-并行时域物理光学(PTDPO)混合方法。先创建两个用于并行计算的进程组，一个用于PFDTD计算，另一个用于PTDPO计算; 再根据PFDTD方法计算出双反射面天线馈源的近磁场，同时根据这些磁场使用基尔霍夫表面积分表达式(KSIR)并行计算出次反射面上及其附近的磁场，再使用KSIR并行计算出主反射面上的磁场; 最后使用PTDPO方法计算出双反射面天线的远区辐射场的瞬态响应。同时，还给出主反射面口径为40个波长的Cassegrain双反射面天线的算例，并对馈源相同而口径尺寸不同的双反射面天线进行近轴区的时域辐射模拟。
针对大型双反射面天线尺寸过大、使用单一的时域方法无法单独模拟其远区辐射特性，以及使用单一的高频近似技术无法给出准确结果的局限，给出了用于大型双反射面天线时域辐射模拟的并行时域有限差分(PFDTD)-并行时域物理光学(PTDPO)混合方法。先创建两个用于并行计算的进程组，一个用于PFDTD计算，另一个用于PTDPO计算; 再根据PFDTD方法计算出双反射面天线馈源的近磁场，同时根据这些磁场使用基尔霍夫表面积分表达式(KSIR)并行计算出次反射面上及其附近的磁场，再使用KSIR并行计算出主反射面上的磁场; 最后使用PTDPO方法计算出双反射面天线的远区辐射场的瞬态响应。同时，还给出主反射面口径为40个波长的Cassegrain双反射面天线的算例，并对馈源相同而口径尺寸不同的双反射面天线进行近轴区的时域辐射模拟。
2012, 24: 2709-2712.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2709
摘要:
为开展L波段低阻无箔渡越辐射高功率微波发生器的单次实验，设计了一种满足需要的电容器储能脉冲磁场系统。系统储能电容5.4 mF，设计的螺线管线圈长45 cm，其理论电感和电阻值分别为42 mH和0.66 。基于该设计，绕制了磁场线圈并搭建了实验平台，线圈实际电感和电阻值分别为40 mH和0.61 。目击靶实验进一步证实了励磁系统产生的导引磁场能够较好地约束电子束。
为开展L波段低阻无箔渡越辐射高功率微波发生器的单次实验，设计了一种满足需要的电容器储能脉冲磁场系统。系统储能电容5.4 mF，设计的螺线管线圈长45 cm，其理论电感和电阻值分别为42 mH和0.66 。基于该设计，绕制了磁场线圈并搭建了实验平台，线圈实际电感和电阻值分别为40 mH和0.61 。目击靶实验进一步证实了励磁系统产生的导引磁场能够较好地约束电子束。
2012, 24: 2713-2717.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2713
摘要:
模拟试验研究结合时域有限差分法，开展了不同直径、不同网孔、不同层间距、不同配筋形式的钢筋网模型对L, S, C, X不同波段高功率微波的衰减特性研究。研究结果表明:不同类型钢筋网对高功率微波有一定的屏蔽效能，当钢筋网的网孔略小于半波长时屏蔽效果好，层间距为四分之一波长的奇数倍时屏蔽效果好，错层配筋比平行配筋屏蔽效果好，不同形式的钢筋网在防护结构中可以合理地综合运用，以达到最佳防护效果。
模拟试验研究结合时域有限差分法，开展了不同直径、不同网孔、不同层间距、不同配筋形式的钢筋网模型对L, S, C, X不同波段高功率微波的衰减特性研究。研究结果表明:不同类型钢筋网对高功率微波有一定的屏蔽效能，当钢筋网的网孔略小于半波长时屏蔽效果好，层间距为四分之一波长的奇数倍时屏蔽效果好，错层配筋比平行配筋屏蔽效果好，不同形式的钢筋网在防护结构中可以合理地综合运用，以达到最佳防护效果。
2012, 24: 2718-2722.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2718
摘要:
为了研究空间电荷力对束流在二极磁场中传输的影响，从理论上用矩阵法分析非强流脉冲束流与强流脉冲束流在二极磁场中的传输矩阵，编写了束流在二极磁场等元件中传输的计算程序。用Powell优化方法计算非强流束传输实现给定的光学条件，用迭代方法计算强流束传输获得自洽解。在不同束流流强条件下，运用该程序与其他程序进行了模拟计算，并对模拟结果进行了比较分析。模拟结果表明：束流流强越大，束流包络曲线横向发散越显著，空间电荷效应越强。
为了研究空间电荷力对束流在二极磁场中传输的影响，从理论上用矩阵法分析非强流脉冲束流与强流脉冲束流在二极磁场中的传输矩阵，编写了束流在二极磁场等元件中传输的计算程序。用Powell优化方法计算非强流束传输实现给定的光学条件，用迭代方法计算强流束传输获得自洽解。在不同束流流强条件下，运用该程序与其他程序进行了模拟计算，并对模拟结果进行了比较分析。模拟结果表明：束流流强越大，束流包络曲线横向发散越显著，空间电荷效应越强。
2012, 24: 2723-2726.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2723
摘要:
采用CST软件的粒子工作室模块, 对spoke超导腔中可能发生的二次电子倍增效应进行了分析研究，并采用二次电子倍增效应发生后形成稳定状态时的粒子数增长率来表征其强度。模拟计算表明：该腔存在两处二次电子倍增效应，spoke柱两端的两点一阶倍增; spoke腔两端侧壁与中心圆筒交界处的单点一阶倍增;二次电子倍增在加速腔压为0.65 MV时的增长率最高，而腔压大于1 MV时，增长率均为负，即无倍增发生。
采用CST软件的粒子工作室模块, 对spoke超导腔中可能发生的二次电子倍增效应进行了分析研究，并采用二次电子倍增效应发生后形成稳定状态时的粒子数增长率来表征其强度。模拟计算表明：该腔存在两处二次电子倍增效应，spoke柱两端的两点一阶倍增; spoke腔两端侧壁与中心圆筒交界处的单点一阶倍增;二次电子倍增在加速腔压为0.65 MV时的增长率最高，而腔压大于1 MV时，增长率均为负，即无倍增发生。
2012, 24: 2727-2730.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2727
摘要:
简要介绍了在核物理实验数据获取系统中，用FPGA芯片和VHDL语言实现对事件触发信号的预处理。阐述了在核物理实验数据获取系统中对事件触发信号的一般要求; 结合60Co伽马谱测量实验，介绍了基于一套自主研发的数据获取系统中触发信号的预处理，并给出了用VHDL语言实现该触发信号预处理的思想、仿真时序图和实验结果。该方法通过实验验证，证明切实可行，灵活性强。
简要介绍了在核物理实验数据获取系统中，用FPGA芯片和VHDL语言实现对事件触发信号的预处理。阐述了在核物理实验数据获取系统中对事件触发信号的一般要求; 结合60Co伽马谱测量实验，介绍了基于一套自主研发的数据获取系统中触发信号的预处理，并给出了用VHDL语言实现该触发信号预处理的思想、仿真时序图和实验结果。该方法通过实验验证，证明切实可行，灵活性强。
2012, 24: 2731-2734.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2731
摘要:
为了给基片无损检测工程提供强有力的理论基础，提出三种形态的缺陷粒子散射模型。针对基片与缺陷粒子的半空间问题，吸收边界使用了广义完全匹配吸收层，结合三波技术引入激励源给出相应的连接边界条件并将互易性定理应用到近远场外推中使过程简化。数值计算给出了镶嵌于基片中的多种几何体Cu和SiO2缺陷粒子的散射场的角分布及p偏振和s偏振下镶嵌Cu球体粒子的电场分布。结果显示：角分布和场分布跟粒子形态关系密切。椭球体散射场的震荡明显比柱体场震荡激烈。在s偏振下电场强度分布差值极小，不利于通过分析场值分布特点反演缺陷特征值。因此建议工程上使用p偏振光对基片进行无损检测。
为了给基片无损检测工程提供强有力的理论基础，提出三种形态的缺陷粒子散射模型。针对基片与缺陷粒子的半空间问题，吸收边界使用了广义完全匹配吸收层，结合三波技术引入激励源给出相应的连接边界条件并将互易性定理应用到近远场外推中使过程简化。数值计算给出了镶嵌于基片中的多种几何体Cu和SiO2缺陷粒子的散射场的角分布及p偏振和s偏振下镶嵌Cu球体粒子的电场分布。结果显示：角分布和场分布跟粒子形态关系密切。椭球体散射场的震荡明显比柱体场震荡激烈。在s偏振下电场强度分布差值极小，不利于通过分析场值分布特点反演缺陷特征值。因此建议工程上使用p偏振光对基片进行无损检测。
2012, 24: 2735-2740.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2735
摘要:
采用预涂粉末激光熔覆技术，在42CrMo基体上制备出原位合成Nb(C, N)颗粒增强的铁基复合涂层。X射线及扫描电镜分析结果表明：激光熔覆获得的涂层基体为耐氧化、耐蚀性良好的Fe-Cr细晶组织及少量的-Fe相，原位合成的Nb（C, N）呈块状弥散分布在基体上。进一步的磨损试验表明：这些颗粒增强相极大增强了抗磨损性能，与未熔覆的母材相比，其磨损失重仅为母材的1/9左右; 涂层在750 ℃恒温氧化条件下具有较好的抗氧化性能，氧化层主要由NbO1.1，Cr2O3相组成; 母材的氧化产物为Fe2O3，容易脱落，保护性能较差; 激光熔覆涂层的氧化膜厚度仅为未涂层的1/5。
采用预涂粉末激光熔覆技术，在42CrMo基体上制备出原位合成Nb(C, N)颗粒增强的铁基复合涂层。X射线及扫描电镜分析结果表明：激光熔覆获得的涂层基体为耐氧化、耐蚀性良好的Fe-Cr细晶组织及少量的-Fe相，原位合成的Nb（C, N）呈块状弥散分布在基体上。进一步的磨损试验表明：这些颗粒增强相极大增强了抗磨损性能，与未熔覆的母材相比，其磨损失重仅为母材的1/9左右; 涂层在750 ℃恒温氧化条件下具有较好的抗氧化性能，氧化层主要由NbO1.1，Cr2O3相组成; 母材的氧化产物为Fe2O3，容易脱落，保护性能较差; 激光熔覆涂层的氧化膜厚度仅为未涂层的1/5。
2012, 24: 2741-2745.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2741
摘要:
基于二维LC网络，设计了一种零电磁材料聚焦器，导出了该器件等效节点电压分布矩阵，研究了聚焦区域为三角形、四边形、六边形、八边形的电磁聚焦器，并在此基础上仿真了形状和尺寸对其聚焦特性的影响。结果表明：当聚焦区域小于两倍波长时，该器件的特性与聚焦区域的形状无关; 当聚焦区域逐渐增大时，焦点的能量也随之增强; 当聚焦区域大于两倍波长时，主焦点逐渐消失，同时将产生多个副焦点。
基于二维LC网络，设计了一种零电磁材料聚焦器，导出了该器件等效节点电压分布矩阵，研究了聚焦区域为三角形、四边形、六边形、八边形的电磁聚焦器，并在此基础上仿真了形状和尺寸对其聚焦特性的影响。结果表明：当聚焦区域小于两倍波长时，该器件的特性与聚焦区域的形状无关; 当聚焦区域逐渐增大时，焦点的能量也随之增强; 当聚焦区域大于两倍波长时，主焦点逐渐消失，同时将产生多个副焦点。
2012, 24: 2746-2750.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2746
摘要:
为了研究等离子体点燃超音速混合气流的过程，设计并验证了超音速燃烧室的三维计算模型，计算出了燃烧室等离子体点火时的流场参数和化学反应规律，分析了等离子体点火对燃烧室内燃烧的影响。计算结果表明:高温等离子体射流的滞止作用通过增加混合气在燃烧室内的停留时间提高了点火效率; 等离子体点火时燃烧区域的压力扩散比较充分，内部为压力相对平衡的低速流动; 高温等离子体射流高速射向混合气流时产生的速度矢量偏移扩大了点火面积，从而使点火效率得到提高; 氢气、空气燃烧的燃烧产物主要是水，燃烧区域局部温度主要受局部放热反应的影响。
为了研究等离子体点燃超音速混合气流的过程，设计并验证了超音速燃烧室的三维计算模型，计算出了燃烧室等离子体点火时的流场参数和化学反应规律，分析了等离子体点火对燃烧室内燃烧的影响。计算结果表明:高温等离子体射流的滞止作用通过增加混合气在燃烧室内的停留时间提高了点火效率; 等离子体点火时燃烧区域的压力扩散比较充分，内部为压力相对平衡的低速流动; 高温等离子体射流高速射向混合气流时产生的速度矢量偏移扩大了点火面积，从而使点火效率得到提高; 氢气、空气燃烧的燃烧产物主要是水，燃烧区域局部温度主要受局部放热反应的影响。
2012, 24: 2751-2756.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2751
摘要:
为提高电池的光电转换效率，通过改善激光刻蚀工艺，采用355 nm紫外纳秒激光分别进行了ZnO：Al薄膜（AZO）刻蚀（P1）、非晶硅薄膜（-Si）刻蚀（P2）和背电极刻蚀（P3）研究。采用万用表测量P1隔离电阻，采用电子扫描显微镜（SEM）和三维激光扫描仪测量刻槽的微结构和三维成像，激光拉曼散射光谱检测非晶硅薄膜刻蚀边缘的晶化。实验结果表明，当刻蚀速度600 mm/s，重复频率40 kHz，功率1.74 W的紫外激光刻蚀ZnO：Al薄膜时，刻槽的隔离效果最佳，达20 M; 紫外激光刻蚀能够有效地减小激光热效应引起的热影响和刻槽边缘的晶化范围，提高非晶硅薄膜电池的性能。
为提高电池的光电转换效率，通过改善激光刻蚀工艺，采用355 nm紫外纳秒激光分别进行了ZnO：Al薄膜（AZO）刻蚀（P1）、非晶硅薄膜（-Si）刻蚀（P2）和背电极刻蚀（P3）研究。采用万用表测量P1隔离电阻，采用电子扫描显微镜（SEM）和三维激光扫描仪测量刻槽的微结构和三维成像，激光拉曼散射光谱检测非晶硅薄膜刻蚀边缘的晶化。实验结果表明，当刻蚀速度600 mm/s，重复频率40 kHz，功率1.74 W的紫外激光刻蚀ZnO：Al薄膜时，刻槽的隔离效果最佳，达20 M; 紫外激光刻蚀能够有效地减小激光热效应引起的热影响和刻槽边缘的晶化范围，提高非晶硅薄膜电池的性能。
2012, 24: 2757-2762.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2757
摘要:
采用电路分析和解析建模方法研究了CMOS电路中甄别总剂量效应最劣辐照与测试偏置的问题。通过引入小规模模拟电路和数字电路的例子进行具体分析，获取了不同电路的最劣偏置情况。对于数字电路，引入了敏感因子的概念用于定量计算不同辐照与测试偏置组合下电路的总剂量效应敏感程度。利用实测数据或电路仿真结果对甄别结果进行了一一验证，得到相一致的结论，证明了该研究思路的正确性。
采用电路分析和解析建模方法研究了CMOS电路中甄别总剂量效应最劣辐照与测试偏置的问题。通过引入小规模模拟电路和数字电路的例子进行具体分析，获取了不同电路的最劣偏置情况。对于数字电路，引入了敏感因子的概念用于定量计算不同辐照与测试偏置组合下电路的总剂量效应敏感程度。利用实测数据或电路仿真结果对甄别结果进行了一一验证，得到相一致的结论，证明了该研究思路的正确性。
2012, 24: 2763-2767.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2763
摘要:
利用一种小型脉冲功率系统的脉冲形成网络进行波形调制，得到了锯齿、凸顶和平顶脉冲电流波形，利用这三种脉冲电流开展了导轨型电磁驱动系统中的固体电枢滑行实验，通过测量电枢极限出口速度，比较了不同脉冲电流波形对固体电枢滑行性能的影响。结果表明：电流变化急剧的锯齿波形在较低的充放电能量下就会引起固体电枢与导轨界面接触失效，发生烧蚀现象，因而不利于固体电枢的滑行; 相同充放电能量条件下，凸顶波形比平顶波形得到的固体电枢出口测速高，即效率更好; 平顶波形可使固体电枢承受更高的充放电能量，且平顶波形比凸顶波形的极限出口测速高; 三者相比，平顶波形最有利于固体电枢与导轨良好接触，电枢的滑行性能表现得最好。
利用一种小型脉冲功率系统的脉冲形成网络进行波形调制，得到了锯齿、凸顶和平顶脉冲电流波形，利用这三种脉冲电流开展了导轨型电磁驱动系统中的固体电枢滑行实验，通过测量电枢极限出口速度，比较了不同脉冲电流波形对固体电枢滑行性能的影响。结果表明：电流变化急剧的锯齿波形在较低的充放电能量下就会引起固体电枢与导轨界面接触失效，发生烧蚀现象，因而不利于固体电枢的滑行; 相同充放电能量条件下，凸顶波形比平顶波形得到的固体电枢出口测速高，即效率更好; 平顶波形可使固体电枢承受更高的充放电能量，且平顶波形比凸顶波形的极限出口测速高; 三者相比，平顶波形最有利于固体电枢与导轨良好接触，电枢的滑行性能表现得最好。
2012, 24: 2768-2772.
doi: 10.3788/HPLPB20122411.2768
摘要:
为了对即将建成的PTS装置的实验能力进行分析，对装置的工作模式及波形调节能力进行了分析。装置具有三种工作模式：短脉冲模式、长脉冲模式和波形调节模式。在不同的工作模式下，装置可以进行不同负载的实验研究。在基本工作模式下，在15 nH负载上输出前沿90 ns、幅值8~10 MA脉冲电流。通过电路模拟，对装置在三种工作模式下预计的负载电流输出进行了分析，短脉冲模式下装置负载电流的上升时间约90 ns，长脉冲模式时约200 ns，波形调节模式时可以达到400 ns。模拟结果表明，通过调节激光触发气体开关的触发方式和脉冲输出开关及装置其他参数，PTS装置可以输出脉冲前沿100~400 ns、波形形状在一定范围可调的强电流脉冲。
为了对即将建成的PTS装置的实验能力进行分析，对装置的工作模式及波形调节能力进行了分析。装置具有三种工作模式：短脉冲模式、长脉冲模式和波形调节模式。在不同的工作模式下，装置可以进行不同负载的实验研究。在基本工作模式下，在15 nH负载上输出前沿90 ns、幅值8~10 MA脉冲电流。通过电路模拟，对装置在三种工作模式下预计的负载电流输出进行了分析，短脉冲模式下装置负载电流的上升时间约90 ns，长脉冲模式时约200 ns，波形调节模式时可以达到400 ns。模拟结果表明，通过调节激光触发气体开关的触发方式和脉冲输出开关及装置其他参数，PTS装置可以输出脉冲前沿100~400 ns、波形形状在一定范围可调的强电流脉冲。
