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RSS2013年 25卷 第02期
推荐文章
2013, 25: 269-275.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0269
摘要:
重复频率爆炸发射阴极(EEC)是产生高功率重复频率强流电子束的关键。阐述了爆炸发射的尖端场增强和闪络引发机制，分析了影响EEC重复频率运行的因素，综述了EEC研究现状并总结了几种EEC特性，指出实现重复频率发射阴极的方法在于探索新型材料和改进结构。提出采用六硼化镧(LaB6)作为EEC材料和适用于单焦斑多幅闪光照相工业冷阴极二极管(IXD)的新型阴极结构轮辐状金属-铁电陶瓷复合阴极，并对其前景进行展望。
重复频率爆炸发射阴极(EEC)是产生高功率重复频率强流电子束的关键。阐述了爆炸发射的尖端场增强和闪络引发机制，分析了影响EEC重复频率运行的因素，综述了EEC研究现状并总结了几种EEC特性，指出实现重复频率发射阴极的方法在于探索新型材料和改进结构。提出采用六硼化镧(LaB6)作为EEC材料和适用于单焦斑多幅闪光照相工业冷阴极二极管(IXD)的新型阴极结构轮辐状金属-铁电陶瓷复合阴极，并对其前景进行展望。
2013, 25: 276-280.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0276
摘要:
提出一种基于光纤阵列的激光光斑时空分布测量方法，采用在多层石英平板上制作V型槽并层叠石英光纤阵列的方法，获得了具有较高抗激光损伤能力和空间分辨力的光纤阵列取样器，实现了激光光斑的空间分布取样。给出了光纤阵列的取样原理、取样器结构和大倍数光强衰减的设计。实验结果表明：光纤阵列抗激光损伤能力优于10 kW/cm2(50 s)，系统空间分辨力优于3 mm，测量误差小于3%。
提出一种基于光纤阵列的激光光斑时空分布测量方法，采用在多层石英平板上制作V型槽并层叠石英光纤阵列的方法，获得了具有较高抗激光损伤能力和空间分辨力的光纤阵列取样器，实现了激光光斑的空间分布取样。给出了光纤阵列的取样原理、取样器结构和大倍数光强衰减的设计。实验结果表明：光纤阵列抗激光损伤能力优于10 kW/cm2(50 s)，系统空间分辨力优于3 mm，测量误差小于3%。
2013, 25: 281-286.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0281
摘要:
从理论上分析了脉冲情况下，磁光晶体横向温度梯度引起的光弹效应、消光比以及克尔效应对光隔离器隔离度的影响，并与连续入射情况进行了对比。结果表明：在平均功率相同的情况下，脉冲光束入射比连续光束入射情况隔离度更低；当平均功率较小时，消光比对隔离度的影响较大；当平均功率较大时，消光比对隔离度的影响有限，主要表现出光弹效应对隔离度的影响；当峰值功率密度较大时，克尔效应将显著降低隔离度，并且峰值功率密度越大，对隔离度的降低程度越大。
从理论上分析了脉冲情况下，磁光晶体横向温度梯度引起的光弹效应、消光比以及克尔效应对光隔离器隔离度的影响，并与连续入射情况进行了对比。结果表明：在平均功率相同的情况下，脉冲光束入射比连续光束入射情况隔离度更低；当平均功率较小时，消光比对隔离度的影响较大；当平均功率较大时，消光比对隔离度的影响有限，主要表现出光弹效应对隔离度的影响；当峰值功率密度较大时，克尔效应将显著降低隔离度，并且峰值功率密度越大，对隔离度的降低程度越大。
2013, 25: 287-291.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0287
摘要:
为了实现任意球面元件的超高反射率测量，提出直腔和折叠腔两种光腔结构，以实现0,10,15和30等不同角度下球面元件的超高反射率测量。详细分析了这两种测量方式，根据光束传输变换公式，推导了任意球面元件在测量中引入的衰荡光腔物理腔长的变化，得到了实验测量中腔长调节指导。并根据光腔衰荡法原理，推导了球面元件在超高反射率测量中的通用数学表达式，对测量公式进行了讨论，分析结果扩展了光腔衰荡法在元件超高反射率测量的使用范围。
为了实现任意球面元件的超高反射率测量，提出直腔和折叠腔两种光腔结构，以实现0,10,15和30等不同角度下球面元件的超高反射率测量。详细分析了这两种测量方式，根据光束传输变换公式，推导了任意球面元件在测量中引入的衰荡光腔物理腔长的变化，得到了实验测量中腔长调节指导。并根据光腔衰荡法原理，推导了球面元件在超高反射率测量中的通用数学表达式，对测量公式进行了讨论，分析结果扩展了光腔衰荡法在元件超高反射率测量的使用范围。
2013, 25: 292-296.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0292
摘要:
针对傅里叶望远镜系统激光在湍流大气中传输造成的成像质量下降，分析了湍流对光束传输特性的影响，指出成像质量的下降主要来自于上行传输链路中湍流造成的光束漂移与光束扩展，从而产生光束指向误差。分析了指向误差影响成像的机理。通过数值计算得出了不同强度湍流造成整条上行链路光束指向误差，并通过系统仿真，得到了不同强度大气湍流条件下的成像结果。结果显示：在弱湍流与中湍流条件下（大气折射率结构常数小于10-14 m-2/3），随机指向误差较小(偏移比小于0.06)，复原图像有较好的识别性；在强湍流条件下，成像质量下降严重。因此系统应选择避开强湍流地理位置与时段进行工作。
针对傅里叶望远镜系统激光在湍流大气中传输造成的成像质量下降，分析了湍流对光束传输特性的影响，指出成像质量的下降主要来自于上行传输链路中湍流造成的光束漂移与光束扩展，从而产生光束指向误差。分析了指向误差影响成像的机理。通过数值计算得出了不同强度湍流造成整条上行链路光束指向误差，并通过系统仿真，得到了不同强度大气湍流条件下的成像结果。结果显示：在弱湍流与中湍流条件下（大气折射率结构常数小于10-14 m-2/3），随机指向误差较小(偏移比小于0.06)，复原图像有较好的识别性；在强湍流条件下，成像质量下降严重。因此系统应选择避开强湍流地理位置与时段进行工作。
2013, 25: 297-300.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0297
摘要:
以光束穿过三维高速流场为物理模型,研究了由于辐射加热气流对流场的干扰及激光束穿过流场后光束远场的分布。应用二维哈特曼波前测量系统,对高功率光束在风洞高速气流传输中的气动光学效应进行了测量。结果表明，气流未电离情况下，激光与高速气流相互作用对气流的温度、密度等参数影响很小，通过该区域流场的光束波前基本没有变化。
以光束穿过三维高速流场为物理模型,研究了由于辐射加热气流对流场的干扰及激光束穿过流场后光束远场的分布。应用二维哈特曼波前测量系统,对高功率光束在风洞高速气流传输中的气动光学效应进行了测量。结果表明，气流未电离情况下，激光与高速气流相互作用对气流的温度、密度等参数影响很小，通过该区域流场的光束波前基本没有变化。
2013, 25: 301-304.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0301
摘要:
针对大功率激光检测技术发展中精密光学调整架存在的刚度不足的问题，设计了一种适合装调大口径光学镜片的精密光学调整架结构，并建立其力学模型，分析其动力学性能，通过420 mm大口径球关节调整架结构俯仰模态理论的分析和实验测试数据之间对比，找出导致调整架结构谐振频率变差的原因。采用优化设计后的大口径调整架第一阶俯仰模态的频率为157.788 Hz，能够很好满足在强振源下的工作需要。
针对大功率激光检测技术发展中精密光学调整架存在的刚度不足的问题，设计了一种适合装调大口径光学镜片的精密光学调整架结构，并建立其力学模型，分析其动力学性能，通过420 mm大口径球关节调整架结构俯仰模态理论的分析和实验测试数据之间对比，找出导致调整架结构谐振频率变差的原因。采用优化设计后的大口径调整架第一阶俯仰模态的频率为157.788 Hz，能够很好满足在强振源下的工作需要。
2013, 25: 305-309.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0305
摘要:
利用高速摄像机拍摄了同步双脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡的运动过程。分析了该条件下产生的四种典型激光声信号特性，初步计算了光声能量转换效率。研究结果表明：通过调节脉冲激光的能量差，可以控制激光声信号峰值间隔，提高激光声信号脉宽；两空泡之间无量纲距离为1.5时，溃灭过程中出现融合现象，融合过程中空泡热力学能转化为机械能，融合后形成的单个空泡能量变大，其溃灭产生的激光声信号主频降低；同步双脉冲激光聚焦击穿情况下的光声能量转换效率为6%~10%。
利用高速摄像机拍摄了同步双脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡的运动过程。分析了该条件下产生的四种典型激光声信号特性，初步计算了光声能量转换效率。研究结果表明：通过调节脉冲激光的能量差，可以控制激光声信号峰值间隔，提高激光声信号脉宽；两空泡之间无量纲距离为1.5时，溃灭过程中出现融合现象，融合过程中空泡热力学能转化为机械能，融合后形成的单个空泡能量变大，其溃灭产生的激光声信号主频降低；同步双脉冲激光聚焦击穿情况下的光声能量转换效率为6%~10%。
2013, 25: 310-314.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0310
摘要:
采用步进电机控制光栅角度，对200 m和600 m圆柱透镜准直的体布拉格光栅（VBG）外腔单管C封装半导体激光器进行了系统研究。实验结果表明:激光二极管（LD）驱动电流越大，准直效果越好，VBG的角度调整容差越小;快轴方向的准直效果越好，慢轴方向的光栅调节角度容差越大;对于衍射效率28%、厚1.4 mm的光栅，LD快轴发散角为7.3 mrad时，快轴方向的角度容差不大于3.2 mrad，慢轴方向的角度容差较快轴大约一个数量级。
采用步进电机控制光栅角度，对200 m和600 m圆柱透镜准直的体布拉格光栅（VBG）外腔单管C封装半导体激光器进行了系统研究。实验结果表明:激光二极管（LD）驱动电流越大，准直效果越好，VBG的角度调整容差越小;快轴方向的准直效果越好，慢轴方向的光栅调节角度容差越大;对于衍射效率28%、厚1.4 mm的光栅，LD快轴发散角为7.3 mrad时，快轴方向的角度容差不大于3.2 mrad，慢轴方向的角度容差较快轴大约一个数量级。
2013, 25: 315-318.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0315
摘要:
阐述了GS算法用于相位恢复的原理，并对算法的应用范围进行了扩展，不再局限于已知光瞳面和焦平面光强的情况。仿真中，选取了光束自由传输的两个垂轴截面，利用光强分布，采用了GS迭代算法对常见的几种波前畸变进行了恢复。针对相位恢复中GS算法收敛速度慢和精度低的问题，提出了迭代过程中，在光束输入端和输出端分别进行加权改进，给出了加权系数取值范围。仿真结果表明，这种改进有利于算法跳出局部极值，在加权值取1.2时，针对象散像差的恢复中，速度和精度提高了2倍左右，对一些其它常见像差的恢复精度也有所提高。
阐述了GS算法用于相位恢复的原理，并对算法的应用范围进行了扩展，不再局限于已知光瞳面和焦平面光强的情况。仿真中，选取了光束自由传输的两个垂轴截面，利用光强分布，采用了GS迭代算法对常见的几种波前畸变进行了恢复。针对相位恢复中GS算法收敛速度慢和精度低的问题，提出了迭代过程中，在光束输入端和输出端分别进行加权改进，给出了加权系数取值范围。仿真结果表明，这种改进有利于算法跳出局部极值，在加权值取1.2时，针对象散像差的恢复中，速度和精度提高了2倍左右，对一些其它常见像差的恢复精度也有所提高。
2013, 25: 319-324.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0319
摘要:
为了提高激光稳定性和激光加工质量，实验测量了大功率横流CO2激光横模，并理论分析了横模形成机理。针对大功率横流CO2激光器管板式电极结构，由麦克斯韦方程给出电场的横向分布，并通过数值计算得到了激光强度的横向分布。实验结果与数值模拟得到的激光能量分布基本一致。结果表明，在给定放电电压条件下，电极结构和气体流动速率决定了激光横模峰值大小，激光峰值的横向位置取决于气体流动的速率。
为了提高激光稳定性和激光加工质量，实验测量了大功率横流CO2激光横模，并理论分析了横模形成机理。针对大功率横流CO2激光器管板式电极结构，由麦克斯韦方程给出电场的横向分布，并通过数值计算得到了激光强度的横向分布。实验结果与数值模拟得到的激光能量分布基本一致。结果表明，在给定放电电压条件下，电极结构和气体流动速率决定了激光横模峰值大小，激光峰值的横向位置取决于气体流动的速率。
2013, 25: 325-329.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0325
摘要:
针对现有f530 mm能动磨盘的检测系统（有效检测口径f420 mm），系统分析了检测过程中的球头误差、传感器安装角度误差和坐标定位误差，并给出了各项误差对检测精度的影响。同时，还针对检测基座不完全水平的问题建立模型，应用最小二乘法实现了检测数据的去倾斜处理。给出了实测数据去倾斜前后和误差补偿前后的检测精度对比情况，结果表明去倾斜算法能较好地还原实测数据，补偿检测中的系统误差有助于提高检测精度。
针对现有f530 mm能动磨盘的检测系统（有效检测口径f420 mm），系统分析了检测过程中的球头误差、传感器安装角度误差和坐标定位误差，并给出了各项误差对检测精度的影响。同时，还针对检测基座不完全水平的问题建立模型，应用最小二乘法实现了检测数据的去倾斜处理。给出了实测数据去倾斜前后和误差补偿前后的检测精度对比情况，结果表明去倾斜算法能较好地还原实测数据，补偿检测中的系统误差有助于提高检测精度。
2013, 25: 330-334.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0330
摘要:
高阶谐波和随机相移误差是影响条纹分析精度的主要因素。为了同时解决这两个问题，提出了基于频域滤波的迭代相移算法。该算法采用巴特沃斯低通滤波器，从频域上滤除条纹的高阶谐波分量，再运用最小二乘迭代方法从三帧随机相移条纹图像中提取相位信息。数值模拟和实验结果表明,该算法可有效地抑制由高阶谐波和随机相移引入的波纹误差，误差PV值和RMS值分别为0.368 8 rad和0.025 3 rad，其精度高于传统的三步相移算法和Wang算法。该方法适合于高精度干涉测量和三维物体表面轮廓测量。
高阶谐波和随机相移误差是影响条纹分析精度的主要因素。为了同时解决这两个问题，提出了基于频域滤波的迭代相移算法。该算法采用巴特沃斯低通滤波器，从频域上滤除条纹的高阶谐波分量，再运用最小二乘迭代方法从三帧随机相移条纹图像中提取相位信息。数值模拟和实验结果表明,该算法可有效地抑制由高阶谐波和随机相移引入的波纹误差，误差PV值和RMS值分别为0.368 8 rad和0.025 3 rad，其精度高于传统的三步相移算法和Wang算法。该方法适合于高精度干涉测量和三维物体表面轮廓测量。
2013, 25: 335-340.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0335
摘要:
采用去离子水为冷却介质，对自行设计的不同结构微方肋散热器内的换热特性进行实验研究，结果表明：在进口温度为20 ℃、进口流量为57.225 L/h、底面平均温度为73.4 ℃时，散热器散热量可达2.83106 W/cm2，可以满足当前高热流密度散热需求；当散热面温度一定时，散热量随着散热器进口流量的增加而增加，但增速随散热器底面温度的增加变缓；努谢尔特数随雷诺数的增加而成幂次方增加，常规针肋结构和微针肋结构换热关系式不满足微方肋散热器特性。为了更好地表达微方肋散热器内的换热特性，拟合了微方肋散热器内对流换热关系式。
采用去离子水为冷却介质，对自行设计的不同结构微方肋散热器内的换热特性进行实验研究，结果表明：在进口温度为20 ℃、进口流量为57.225 L/h、底面平均温度为73.4 ℃时，散热器散热量可达2.83106 W/cm2，可以满足当前高热流密度散热需求；当散热面温度一定时，散热量随着散热器进口流量的增加而增加，但增速随散热器底面温度的增加变缓；努谢尔特数随雷诺数的增加而成幂次方增加，常规针肋结构和微针肋结构换热关系式不满足微方肋散热器特性。为了更好地表达微方肋散热器内的换热特性，拟合了微方肋散热器内对流换热关系式。
2013, 25: 341-344.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0341
摘要:
提出利用变焦系统设计思想来快速实现复杂航空相机光学系统消热差设计的新方法，基于光学式补偿基础，建立了变焦设计与消热差设计的对应关系模型。设计常温下满足成像质量要求的消色差的良好光学系统；建立多个变焦位置，分别对应于不同的工作温度状态；通过优化设计快速发现材料组合，满足宽工作温度范围内像质均良好的要求。利用该方法设计了一工作于0.45～0.70 m波段，焦距650 mm，F数为5.6，视场为5.5的航空CCD相机光学系统，结果表明系统在-40～60 ℃之间成像均保持良好，调制传递函数下降5%。
提出利用变焦系统设计思想来快速实现复杂航空相机光学系统消热差设计的新方法，基于光学式补偿基础，建立了变焦设计与消热差设计的对应关系模型。设计常温下满足成像质量要求的消色差的良好光学系统；建立多个变焦位置，分别对应于不同的工作温度状态；通过优化设计快速发现材料组合，满足宽工作温度范围内像质均良好的要求。利用该方法设计了一工作于0.45～0.70 m波段，焦距650 mm，F数为5.6，视场为5.5的航空CCD相机光学系统，结果表明系统在-40～60 ℃之间成像均保持良好，调制传递函数下降5%。
2013, 25: 345-349.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0345
摘要:
为了提高数字全息成像系统的成像分辨力，对以球面波作为参考光波的预放大数字全息成像系统的记录和再现过程进行了理论推导，得出了该系统的脉冲响应表达式，并由此分析了决定该系统成像分辨力的因素。在CCD成像分辨力高于显微物镜分辨力的情况下,通过对分辨力测试板进行实验，讨论了系统分辨力与记录距离的关系。结果表明：再现像的分辨力对记录距离不敏感；但在记录距离为零，即像面数字全息系统下，再现像具有更高的分辨力。实验结果与理论分析一致。
为了提高数字全息成像系统的成像分辨力，对以球面波作为参考光波的预放大数字全息成像系统的记录和再现过程进行了理论推导，得出了该系统的脉冲响应表达式，并由此分析了决定该系统成像分辨力的因素。在CCD成像分辨力高于显微物镜分辨力的情况下,通过对分辨力测试板进行实验，讨论了系统分辨力与记录距离的关系。结果表明：再现像的分辨力对记录距离不敏感；但在记录距离为零，即像面数字全息系统下，再现像具有更高的分辨力。实验结果与理论分析一致。
2013, 25: 350-354.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0350
摘要:
采用激发波长800 nm、脉宽50 fs、重复频率1 kHz的Ti:sapphire放大飞秒激光器作为激发光源，利用开孔Z扫描技术研究了不同粒径的CdTe:Mn量子点的非线性吸收性质。理论计算结果表明，同一生长时间CdTe:Mn量子点的双光子吸收系数是CdTe量子点的1.1倍，其双光子吸收系数随量子点尺寸的减小而增大，这是由于CdTe:Mn量子点非线性吸收属于反饱和吸收，掺杂了Mn元素，减小了表面缺陷浓度，表明掺杂量子点具有很好的双光子吸收现象。
采用激发波长800 nm、脉宽50 fs、重复频率1 kHz的Ti:sapphire放大飞秒激光器作为激发光源，利用开孔Z扫描技术研究了不同粒径的CdTe:Mn量子点的非线性吸收性质。理论计算结果表明，同一生长时间CdTe:Mn量子点的双光子吸收系数是CdTe量子点的1.1倍，其双光子吸收系数随量子点尺寸的减小而增大，这是由于CdTe:Mn量子点非线性吸收属于反饱和吸收，掺杂了Mn元素，减小了表面缺陷浓度，表明掺杂量子点具有很好的双光子吸收现象。
2013, 25: 355-357.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0355
摘要:
针对现有光纤激光器调谐方法通常不能兼顾调谐幅度和调谐速率的问题，提出了一种基于光热效应的调谐方法，有效兼顾了调谐幅度和调谐速率的要求。分析了光纤激光器的输出波长随泵浦功率变化而改变的实验现象，并以980 nm泵浦源自身调谐为例，进行了静态和动态实验，结果表明:基于光热效应的分布反馈式光纤激光器静态调谐幅度达392 MHz/100 mA，动态调谐速率超过2 kHz，验证了光纤激光器光热调谐方案的可行性。
针对现有光纤激光器调谐方法通常不能兼顾调谐幅度和调谐速率的问题，提出了一种基于光热效应的调谐方法，有效兼顾了调谐幅度和调谐速率的要求。分析了光纤激光器的输出波长随泵浦功率变化而改变的实验现象，并以980 nm泵浦源自身调谐为例，进行了静态和动态实验，结果表明:基于光热效应的分布反馈式光纤激光器静态调谐幅度达392 MHz/100 mA，动态调谐速率超过2 kHz，验证了光纤激光器光热调谐方案的可行性。
2013, 25: 358-362.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0358
摘要:
详细介绍了固体板条MOPA激光系统输出光束特性，包括光束近场强度分布、波前畸变空间特性和时间频率特性等，并以此为设计输入，研制了大动态范围高空间分辨率变形镜。研制的自适应光学闭环校正系统在强光条件下，实现了全程闭环控制，光束质量因子平均值从开环7.4提高到4.06。根据当前波前闭环校正残差，提出了进一步提高MOPA系统输出光束质量的方法。
详细介绍了固体板条MOPA激光系统输出光束特性，包括光束近场强度分布、波前畸变空间特性和时间频率特性等，并以此为设计输入，研制了大动态范围高空间分辨率变形镜。研制的自适应光学闭环校正系统在强光条件下，实现了全程闭环控制，光束质量因子平均值从开环7.4提高到4.06。根据当前波前闭环校正残差，提出了进一步提高MOPA系统输出光束质量的方法。
2013, 25: 363-366.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0363
摘要:
通过选择适当的光学材料,并且将它们合理地安排在一起,设计完成了激光LCOS投影机的光学引擎。光学组件包含3块LCOS面板和三基色的激光光源。在光学设计中使用光学软件ZEMAX对光学引擎进行了优化。设计的光学引擎证实了激光LCOS显示的高效率和均匀性,并且所有指标都满足激光LCOS显示的要求。
通过选择适当的光学材料,并且将它们合理地安排在一起,设计完成了激光LCOS投影机的光学引擎。光学组件包含3块LCOS面板和三基色的激光光源。在光学设计中使用光学软件ZEMAX对光学引擎进行了优化。设计的光学引擎证实了激光LCOS显示的高效率和均匀性,并且所有指标都满足激光LCOS显示的要求。
2013, 25: 367-370.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0367
摘要:
针对光束合成的目的和合成光束的特征，对现有的光束质量衡量标准进行了分析，说明了这些标准的不足。提出用广义环围功率比作为新的激光合成的光束质量评价标准。对广义环围功率比进行了阐述，并对其在合成效果方面的评价进行了定性分析。应用广义环围功率比作为合成光束质量评价标准，物理概念清楚，评价合理，在工程测量上容易实现。
针对光束合成的目的和合成光束的特征，对现有的光束质量衡量标准进行了分析，说明了这些标准的不足。提出用广义环围功率比作为新的激光合成的光束质量评价标准。对广义环围功率比进行了阐述，并对其在合成效果方面的评价进行了定性分析。应用广义环围功率比作为合成光束质量评价标准，物理概念清楚，评价合理，在工程测量上容易实现。
2013, 25: 371-374.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0371
摘要:
KBA型X射线显微镜的物与像不在同一水平面上，采用双对准方式解决了在靶室安装这套仪器的困难。与通常的光学系统不同，KBA显微镜的伪光轴与实轴夹角8.748 6，设计了观察系统，保证了掠入射角的要求。KBA显微镜的物方孔径角很小，用可见光装调焦深很大，无法满足要求，因此设计了辅助光学成像系统，满足了焦深为5 mm的要求。
KBA型X射线显微镜的物与像不在同一水平面上，采用双对准方式解决了在靶室安装这套仪器的困难。与通常的光学系统不同，KBA显微镜的伪光轴与实轴夹角8.748 6，设计了观察系统，保证了掠入射角的要求。KBA显微镜的物方孔径角很小，用可见光装调焦深很大，无法满足要求，因此设计了辅助光学成像系统，满足了焦深为5 mm的要求。
2013, 25: 375-380.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0375
摘要:
在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上采用了辐射驱动冲击波速度被动式测量技术，对冲击波发光图像信噪比进行了理论分析和实验研究，结果表明：靶室内杂散光比冲击波信号至少强4个量级以上，是影响信噪比的关键因素。据此提出了信噪比控制技术，通过电磁屏蔽优化，采用了基于光触发的快时间分辨测量技术，提高了冲击波速度测量精度。基于冲击波测量辐射温度，对辐射驱动冲击波速度被动式测量技术进行了考核。实验测量的冲击波发光图像清晰，数据信噪比及冲击波速度和物理预期一致，验证了技术的可靠性。
在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上采用了辐射驱动冲击波速度被动式测量技术，对冲击波发光图像信噪比进行了理论分析和实验研究，结果表明：靶室内杂散光比冲击波信号至少强4个量级以上，是影响信噪比的关键因素。据此提出了信噪比控制技术，通过电磁屏蔽优化，采用了基于光触发的快时间分辨测量技术，提高了冲击波速度测量精度。基于冲击波测量辐射温度，对辐射驱动冲击波速度被动式测量技术进行了考核。实验测量的冲击波发光图像清晰，数据信噪比及冲击波速度和物理预期一致，验证了技术的可靠性。
2013, 25: 381-384.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0381
摘要:
分别利用单能的质子束及碳离子束辐照CR39，并制定了规范的刻蚀条件及流程。通过对处理完成后的数据进行详细处理，得到了质子及碳离子的径迹直径-能量的响应曲线，可用于确定CR39上质子或碳离子的能量。以此为依据，得到了鉴别CR39上质子及碳离子的有效方法。在激光加速离子的实验中，通过测量CR39上的径迹大小及相对灰度，利用本文给出的标定数据，确认了质子径迹，得到了实验的质子能谱。
分别利用单能的质子束及碳离子束辐照CR39，并制定了规范的刻蚀条件及流程。通过对处理完成后的数据进行详细处理，得到了质子及碳离子的径迹直径-能量的响应曲线，可用于确定CR39上质子或碳离子的能量。以此为依据，得到了鉴别CR39上质子及碳离子的有效方法。在激光加速离子的实验中，通过测量CR39上的径迹大小及相对灰度，利用本文给出的标定数据，确认了质子径迹，得到了实验的质子能谱。
2013, 25: 385-388.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0385
摘要:
利用再发射技术能够有效测量早期辐射驱动对称性。2011年在神光Ⅱ激光装置上，采用Bi替代靶，通过改变靶丸的支撑方式和优化探测器配置，利用分幅相机获得较高信噪比的Bi球表面再发射图像。利用实验结果获得了入射流不对称性P2分量随时间的变化，对比两种腔长的黑腔，P2分量随时间的变化存在明显差别。两种腔P2分量随时间的变化趋势与采用视角因子模拟的结果基本一致。
利用再发射技术能够有效测量早期辐射驱动对称性。2011年在神光Ⅱ激光装置上，采用Bi替代靶，通过改变靶丸的支撑方式和优化探测器配置，利用分幅相机获得较高信噪比的Bi球表面再发射图像。利用实验结果获得了入射流不对称性P2分量随时间的变化，对比两种腔长的黑腔，P2分量随时间的变化存在明显差别。两种腔P2分量随时间的变化趋势与采用视角因子模拟的结果基本一致。
2013, 25: 389-393.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0389
摘要:
由于Z箍缩动态黑腔负载中的低密度聚合物泡沫柱具有多孔结构和极低的力学强度，在装配过程中对胶粘剂有一定的特殊要求。实验以聚氨酯丙烯酸酯为主体树脂，丙烯酸异冰片酯为活性单体，配以光引发剂和偶联剂制得了适用于低密度泡沫粘接用的紫外光固化胶粘剂。测试表明，所研制的胶粘剂的体积收缩率仅为2.25%，且具有较高的固化速率和适当的粘接强度，能够满足稳固、快速装配的要求。通过对粘接界面的观测发现，胶粘剂在诊断孔内没有明显的扩散，且在低密度致密结构泡沫中的扩散厚度较小，均匀性好。
由于Z箍缩动态黑腔负载中的低密度聚合物泡沫柱具有多孔结构和极低的力学强度，在装配过程中对胶粘剂有一定的特殊要求。实验以聚氨酯丙烯酸酯为主体树脂，丙烯酸异冰片酯为活性单体，配以光引发剂和偶联剂制得了适用于低密度泡沫粘接用的紫外光固化胶粘剂。测试表明，所研制的胶粘剂的体积收缩率仅为2.25%，且具有较高的固化速率和适当的粘接强度，能够满足稳固、快速装配的要求。通过对粘接界面的观测发现，胶粘剂在诊断孔内没有明显的扩散，且在低密度致密结构泡沫中的扩散厚度较小，均匀性好。
2013, 25: 394-398.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0394
摘要:
采用半径微扰的光滑壁圆波导产生HE11模，避免了常规微波领域中采用的波纹渐变转换器在高功率微波领域应用时易发生齿间打火的不足。采用基于模式耦合理论的迭代综合方法优化了不规则的半径渐变轮廓，使输出产生组成HE11模的混合模式。并通过全电磁波仿真软件进行了对比, 输出波束标量高斯含量在9.1~9.7 GHz范围内均高于99.5%，功率容量4.9 GW。
采用半径微扰的光滑壁圆波导产生HE11模，避免了常规微波领域中采用的波纹渐变转换器在高功率微波领域应用时易发生齿间打火的不足。采用基于模式耦合理论的迭代综合方法优化了不规则的半径渐变轮廓，使输出产生组成HE11模的混合模式。并通过全电磁波仿真软件进行了对比, 输出波束标量高斯含量在9.1~9.7 GHz范围内均高于99.5%，功率容量4.9 GW。
2013, 25: 399-406.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0399
摘要:
利用蒙特卡罗方法，针对介质表面刻槽抑制二次电子倍增的实验现象，进行了数值模拟研究。给出了二次电子倍增动力学方程、刻槽边界条件、二次电子初始能量与角度分布以及发射率分布关系；讨论了槽深、槽宽对二次电子倍增的抑制效果，以及同一刻槽结构对不同微波场强度和频率的二次电子倍增抑制能力；分析了双边二次电子倍增区域。数值研究结果表明：增加槽深、缩短槽宽可以抑制二次电子倍增；同一刻槽结构，更易于抑制高频场、场强较低或较高下的二次电子倍增；刻槽尺寸的选择还应避开双边二次电子倍增区间。将数值模拟结果与相关实验现象进行了对比，吻合得较好。
利用蒙特卡罗方法，针对介质表面刻槽抑制二次电子倍增的实验现象，进行了数值模拟研究。给出了二次电子倍增动力学方程、刻槽边界条件、二次电子初始能量与角度分布以及发射率分布关系；讨论了槽深、槽宽对二次电子倍增的抑制效果，以及同一刻槽结构对不同微波场强度和频率的二次电子倍增抑制能力；分析了双边二次电子倍增区域。数值研究结果表明：增加槽深、缩短槽宽可以抑制二次电子倍增；同一刻槽结构，更易于抑制高频场、场强较低或较高下的二次电子倍增；刻槽尺寸的选择还应避开双边二次电子倍增区间。将数值模拟结果与相关实验现象进行了对比，吻合得较好。
2013, 25: 407-410.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0407
摘要:
基于等效电路理论，提出了一种双间隙双耦合口输出结构的设计方法及计算双耦合口输出腔外观品质因数的方法。利用三维电磁场软件，设计了满足阻抗频率特性要求的双间隙单耦合口输出结构及前置腔和输出腔分别具有相同参数的双间隙双耦合口结构。然后，将两者的阻抗频率特性进行比较，通过微调整该输出腔与耦合槽的尺寸，可以得到与单耦合口输出结构一致的阻抗频率特性曲线。
基于等效电路理论，提出了一种双间隙双耦合口输出结构的设计方法及计算双耦合口输出腔外观品质因数的方法。利用三维电磁场软件，设计了满足阻抗频率特性要求的双间隙单耦合口输出结构及前置腔和输出腔分别具有相同参数的双间隙双耦合口结构。然后，将两者的阻抗频率特性进行比较，通过微调整该输出腔与耦合槽的尺寸，可以得到与单耦合口输出结构一致的阻抗频率特性曲线。
2013, 25: 411-414.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0411
摘要:
提出了一种基于贝叶斯验后概率的序贯检验方法，建立了检验的判别准则，给出了判别准则临界值的计算方法。在给定截尾实验次数的条件下，提出了一种截尾方案，建立了截尾判断方法。将其用于解决验证效应物在微波作用下失效概率达到给定水平的微波效应实验设计问题，给出了相应的实验方案和所需样本量的估计。最后,通过实例对上述方法的应用过程进行了说明，并和现有方法进行了分析比较。
提出了一种基于贝叶斯验后概率的序贯检验方法，建立了检验的判别准则，给出了判别准则临界值的计算方法。在给定截尾实验次数的条件下，提出了一种截尾方案，建立了截尾判断方法。将其用于解决验证效应物在微波作用下失效概率达到给定水平的微波效应实验设计问题，给出了相应的实验方案和所需样本量的估计。最后,通过实例对上述方法的应用过程进行了说明，并和现有方法进行了分析比较。
2013, 25: 415-418.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0415
摘要:
在传播常数随半径变化的情况下近似分析了两模转换条件，得到了模式转换器的初始结构，然后调用迭代法进行优化，最终能得到结构紧凑、带宽较宽、转换效率高的模式转换器。设计了两周期的Ka波段和一周期的W波段TE01-TE02模式转换器，带宽（转换效率95%以上频带宽度）分别达到2.47,8 GHz。CST仿真结果与耦合波仿真程序计算结果吻合较好，验证了该方法的有效性。
在传播常数随半径变化的情况下近似分析了两模转换条件，得到了模式转换器的初始结构，然后调用迭代法进行优化，最终能得到结构紧凑、带宽较宽、转换效率高的模式转换器。设计了两周期的Ka波段和一周期的W波段TE01-TE02模式转换器，带宽（转换效率95%以上频带宽度）分别达到2.47,8 GHz。CST仿真结果与耦合波仿真程序计算结果吻合较好，验证了该方法的有效性。
2013, 25: 419-422.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0419
摘要:
运用光学方法，分析平面波通过无限大介质平板的传输特性，进而分析单层介质窗口的引入对微波传输性能的影响。在S波段微波源上对聚四氟乙烯材料进行了真空环境下的微波放电击穿实验，通过长时间的表面放电，在聚四氟乙烯材料表面出现电痕和电树枝。在100 ns脉冲宽度下，未发生大面积表面放电前，通过光学照相，在介质表面观测到局部放电现象，认为局部放电仍能导致材料表面破坏。作为对比，进行了聚苯乙烯材料的电老化实验，实验结果表明聚苯乙烯材料具有良好的耐电痕、耐电树枝老化特性。
运用光学方法，分析平面波通过无限大介质平板的传输特性，进而分析单层介质窗口的引入对微波传输性能的影响。在S波段微波源上对聚四氟乙烯材料进行了真空环境下的微波放电击穿实验，通过长时间的表面放电，在聚四氟乙烯材料表面出现电痕和电树枝。在100 ns脉冲宽度下，未发生大面积表面放电前，通过光学照相，在介质表面观测到局部放电现象，认为局部放电仍能导致材料表面破坏。作为对比，进行了聚苯乙烯材料的电老化实验，实验结果表明聚苯乙烯材料具有良好的耐电痕、耐电树枝老化特性。
2013, 25: 423-426.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0423
摘要:
行波管栅控电子枪各组件尤其是阴极和栅网的热形变对行波管电子光学性能有着较大的影响。基于有限元分析方法，利用热力场耦合对栅控电子枪热形变问题进行了研究，结果表明：阳极的总形变量最大，最高处达0.28 mm；控制栅网、阴影栅、阴极及部分支撑结构向着阳极方向发生形变，由温升引起的形变不会使控制栅网和阴影栅发生接触或交叉，而阴极形变量较大时，阴极与阴影栅则存在接触的危险，这对电子枪的工作性能有很大的影响，甚至会使阴影栅烧坏。降低电子截获率，适当增加控制栅网和阴影栅的厚度，使用热传导率高、线膨胀系数低的材料，可以减小栅控电子枪各组件的热形变。
行波管栅控电子枪各组件尤其是阴极和栅网的热形变对行波管电子光学性能有着较大的影响。基于有限元分析方法，利用热力场耦合对栅控电子枪热形变问题进行了研究，结果表明：阳极的总形变量最大，最高处达0.28 mm；控制栅网、阴影栅、阴极及部分支撑结构向着阳极方向发生形变，由温升引起的形变不会使控制栅网和阴影栅发生接触或交叉，而阴极形变量较大时，阴极与阴影栅则存在接触的危险，这对电子枪的工作性能有很大的影响，甚至会使阴影栅烧坏。降低电子截获率，适当增加控制栅网和阴影栅的厚度，使用热传导率高、线膨胀系数低的材料，可以减小栅控电子枪各组件的热形变。
2013, 25: 427-430.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0427
摘要:
在数值计算方法的基础上，编程模拟了高次模式TE31,12模在传统及改进型开放式缓变截面谐振腔的传播特性，计算了开放式缓变截面谐振腔的绕射品质因数，研究了改进型缓变截面谐振腔连接段的曲率半径对绕射品质因数的影响。结果表明，连接段曲率半径越大，绕射品质因数值越小。为了证明结论的正确性，利用仿真软件HFSS对另一工作于低次模TE0,1模的改进型缓变截面谐振腔进行仿真计算，并和编程计算结果比较，也得到了同样的结论。
在数值计算方法的基础上，编程模拟了高次模式TE31,12模在传统及改进型开放式缓变截面谐振腔的传播特性，计算了开放式缓变截面谐振腔的绕射品质因数，研究了改进型缓变截面谐振腔连接段的曲率半径对绕射品质因数的影响。结果表明，连接段曲率半径越大，绕射品质因数值越小。为了证明结论的正确性，利用仿真软件HFSS对另一工作于低次模TE0,1模的改进型缓变截面谐振腔进行仿真计算，并和编程计算结果比较，也得到了同样的结论。
2013, 25: 431-435.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0431
摘要:
以微波传输线等效二端口网络模型等效电路理论近似分析了含有横向电感膜片矩形波导的结构。计算发现，矩形波导内置一对膜片时膜片的宽度会影响散射参数的相位和振幅，而膜片放置的位置对散射参数的幅值及带宽没有影响。根据微波无反射传输的条件，研究了微波矩形波导内置两组横向电感膜片结构的转移矩阵。采用Matlab编程计算，得到在插入衰减最小时两组膜片在波导中的最佳间距。等效电路理论计算结果与用CST软件仿真的结果相符。研究发现，在膜片间距取最佳值时，两种方法得到的相对带宽差值仅为0.59%。
以微波传输线等效二端口网络模型等效电路理论近似分析了含有横向电感膜片矩形波导的结构。计算发现，矩形波导内置一对膜片时膜片的宽度会影响散射参数的相位和振幅，而膜片放置的位置对散射参数的幅值及带宽没有影响。根据微波无反射传输的条件，研究了微波矩形波导内置两组横向电感膜片结构的转移矩阵。采用Matlab编程计算，得到在插入衰减最小时两组膜片在波导中的最佳间距。等效电路理论计算结果与用CST软件仿真的结果相符。研究发现，在膜片间距取最佳值时，两种方法得到的相对带宽差值仅为0.59%。
2013, 25: 436-440.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0436
摘要:
对基于矩形阵列的高功率微波二维密集阵阵列合成进行了研究。仿真分析了均匀矩形栅格阵列的远场方向图，结果表明采用密集阵可以实现高效的、具有确定主波束的空间功率合成。并分析了阵元间距及阵元初相位对阵列空间功率合成的影响，结果表明：阵元间距越小，栅瓣越少，主波束宽度越宽，具有确定主波束的临界距离越小；当目标高度超过阵临界距离时，阵元初相位相差越小合成效率越高，阵列初相位分布范围超过/2时，阵列得不到确定的主波束，进行阵列设计时应充分考虑阵元间距及初相位对阵列合成的影响。
对基于矩形阵列的高功率微波二维密集阵阵列合成进行了研究。仿真分析了均匀矩形栅格阵列的远场方向图，结果表明采用密集阵可以实现高效的、具有确定主波束的空间功率合成。并分析了阵元间距及阵元初相位对阵列空间功率合成的影响，结果表明：阵元间距越小，栅瓣越少，主波束宽度越宽，具有确定主波束的临界距离越小；当目标高度超过阵临界距离时，阵元初相位相差越小合成效率越高，阵列初相位分布范围超过/2时，阵列得不到确定的主波束，进行阵列设计时应充分考虑阵元间距及初相位对阵列合成的影响。
2013, 25: 441-445.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0441
摘要:
在正交网格体系中建立物理模型共形描述的基础上，针对采用扩展元胞技术的共形时域有限差分(ECT-CFDTD)方法模拟计算波导器件遇到的开放端口截断问题，给出了积分形式的共形卷积完全匹配层方法，算法具有与ECT-CFDTD相同的数值稳定性。设置不同的完全匹配层的控制参数，对波导中有消逝波存在的情况进行长时间模拟计算，分析共形卷积完全匹配层对消逝波的长效截断能力，分析卷积完全匹配层的截断误差。计算结果显示:积分形式的共形卷积完全匹配层可有效截断波导器件的开放端口。
在正交网格体系中建立物理模型共形描述的基础上，针对采用扩展元胞技术的共形时域有限差分(ECT-CFDTD)方法模拟计算波导器件遇到的开放端口截断问题，给出了积分形式的共形卷积完全匹配层方法，算法具有与ECT-CFDTD相同的数值稳定性。设置不同的完全匹配层的控制参数，对波导中有消逝波存在的情况进行长时间模拟计算，分析共形卷积完全匹配层对消逝波的长效截断能力，分析卷积完全匹配层的截断误差。计算结果显示:积分形式的共形卷积完全匹配层可有效截断波导器件的开放端口。
2013, 25: 446-450.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0446
摘要:
使用有限元分析软件ANSYS对回旋行波管电子枪阴极进行了热分析和形变分析，得到了阴极模型的温度分布和热形变。为了保持阴极发射带表面温度的均匀性，增大了发射带下端与导热介质的接触面积，同时减小了发射带上端处的加热线圈个数，发现温度差由原来的18 ℃减小到了0.9 ℃。在热分析的基础上进行了热形变分析，将形变量结果带入EGUN软件验证，发现电子注的速度比增大，横向、纵向速度零散以及引导中心半径也都有所增加。
使用有限元分析软件ANSYS对回旋行波管电子枪阴极进行了热分析和形变分析，得到了阴极模型的温度分布和热形变。为了保持阴极发射带表面温度的均匀性，增大了发射带下端与导热介质的接触面积，同时减小了发射带上端处的加热线圈个数，发现温度差由原来的18 ℃减小到了0.9 ℃。在热分析的基础上进行了热形变分析，将形变量结果带入EGUN软件验证，发现电子注的速度比增大，横向、纵向速度零散以及引导中心半径也都有所增加。
2013, 25: 451-454.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0451
摘要:
为获得大功率太赫兹源，对基于表面波振荡器的相对论太赫兹源进行了初步的实验研究。为便于机械加工和实验装配，器件采用过模矩形波导慢波结构。利用理论分析和数值模拟得到的参数，在CKP1000加速器上进行了实验。功率测量采用辐射场功率密度积分方法，频率测量采用截止波导滤波法。在电子束压为320 kV、电子束流强度为2.1 kA、引导磁场为5 T条件下，实验获得频率0.136 THz以上、脉冲宽度为1.5 ns和辐射功率约2 MW的太赫兹信号输出。
为获得大功率太赫兹源，对基于表面波振荡器的相对论太赫兹源进行了初步的实验研究。为便于机械加工和实验装配，器件采用过模矩形波导慢波结构。利用理论分析和数值模拟得到的参数，在CKP1000加速器上进行了实验。功率测量采用辐射场功率密度积分方法，频率测量采用截止波导滤波法。在电子束压为320 kV、电子束流强度为2.1 kA、引导磁场为5 T条件下，实验获得频率0.136 THz以上、脉冲宽度为1.5 ns和辐射功率约2 MW的太赫兹信号输出。
2013, 25: 455-460.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0455
摘要:
利用三维电磁场时域有限差分法，对0.3~0.4 THz高功率太赫兹脉冲作用下置于矩形波导内部宽边中心的n型硅块响应规律进行了研究。通过对置入硅块前后矩形波导内电磁场分布、电压驻波比及硅块内平均电场的模拟分析，得出硅块几何尺寸和电阻率对上述物理量的响应规律，硅块长、宽、高和电阻率均会对波导内电压驻波系数产生影响，其中以高度影响最为明显；硅块内平均电场在低频段和高频段单调性不一致。最后，在优化硅块长、宽、高及电阻率的基础上，给出了一种可用于该频段高功率太赫兹脉冲直接测量的电阻探测器芯片设计方案，其相对灵敏度约为0.509 kW-1，幅度波动不超过14%，电压驻波比不大于1.34。
利用三维电磁场时域有限差分法，对0.3~0.4 THz高功率太赫兹脉冲作用下置于矩形波导内部宽边中心的n型硅块响应规律进行了研究。通过对置入硅块前后矩形波导内电磁场分布、电压驻波比及硅块内平均电场的模拟分析，得出硅块几何尺寸和电阻率对上述物理量的响应规律，硅块长、宽、高和电阻率均会对波导内电压驻波系数产生影响，其中以高度影响最为明显；硅块内平均电场在低频段和高频段单调性不一致。最后，在优化硅块长、宽、高及电阻率的基础上，给出了一种可用于该频段高功率太赫兹脉冲直接测量的电阻探测器芯片设计方案，其相对灵敏度约为0.509 kW-1，幅度波动不超过14%，电压驻波比不大于1.34。
2013, 25: 461-464.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0461
摘要:
分析了驱动电子束团的频域特性，研究了基于该特性进行长度测量的理论基础；使用三维模拟软件对束流位置探测器(BPM)进行建模，用模拟的方法对传输阻抗进行了数值计算；对不同长度的束团进行了测量和计算，并且分析了束团位置在真空管道中偏移对束团长度测量的影响。由测量结果可见，电子束团长度在10~100 ps(3~30 mm)时，测量误差均小于2%，满足中国工程物理研究院高平均功率自由电子激光太赫兹实验测量的使用要求。
分析了驱动电子束团的频域特性，研究了基于该特性进行长度测量的理论基础；使用三维模拟软件对束流位置探测器(BPM)进行建模，用模拟的方法对传输阻抗进行了数值计算；对不同长度的束团进行了测量和计算，并且分析了束团位置在真空管道中偏移对束团长度测量的影响。由测量结果可见，电子束团长度在10~100 ps(3~30 mm)时，测量误差均小于2%，满足中国工程物理研究院高平均功率自由电子激光太赫兹实验测量的使用要求。
2013, 25: 465-470.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0465
摘要:
中国散裂中子源（CSNS）的快循环同步加速器（RCS）是一台强流质子加速器，其束流平均功率达到100 kW。在此强流加速器中，真空部件的阻抗是引起束流不稳定的主要原因，它严重限制了束流强度及品质。对CSNS/RCS设计中的各种真空部件阻抗进行了详细计算，并以计算结果为出发点，理论分析了各种不稳定性强弱，确定了各种不稳定性发生的阻抗阈值，为真空部件结构设计提供了参考。对比较严重的电阻壁阻抗，采用阻抗壁尾场模型进行跟踪模拟，得到不稳定性增长率与理论计算值符合较好。自然色品有助于束流稳定，加入自然色品后模拟，电阻壁不稳定性消失。
中国散裂中子源（CSNS）的快循环同步加速器（RCS）是一台强流质子加速器，其束流平均功率达到100 kW。在此强流加速器中，真空部件的阻抗是引起束流不稳定的主要原因，它严重限制了束流强度及品质。对CSNS/RCS设计中的各种真空部件阻抗进行了详细计算，并以计算结果为出发点，理论分析了各种不稳定性强弱，确定了各种不稳定性发生的阻抗阈值，为真空部件结构设计提供了参考。对比较严重的电阻壁阻抗，采用阻抗壁尾场模型进行跟踪模拟，得到不稳定性增长率与理论计算值符合较好。自然色品有助于束流稳定，加入自然色品后模拟，电阻壁不稳定性消失。
2013, 25: 471-476.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0471
摘要:
采用包含空间电荷效应的束流光学计算软件TRANSOPTR对CYCIAE-100回旋加速器轴向注入线进行设计，在综合考虑空间布局、元件选择、真空度、空间电荷效应、轴向磁场和造价等问题后，最终确定了轴向注入线的聚焦结构。将数值跟踪获得的真实磁场下螺旋偏转板传的输矩阵编写到TRANSOPTR程序中，从而实现了从离子源出口至偏转板出口的束流光学匹配。介绍了CYCIAE-100回旋加速器轴向注入线的设计思想、布局结构和束流光学计算结果，并给出了主要元件的设计结果。在确定中心区结构和对中轨道后，采用多粒子轨道跟踪的方法进行中心区束流匹配的研究，通过对数值模拟的结果进行椭圆拟合并结合解析公式计算得到注入点处匹配矩阵，为注入线的设计提供拟合条件。
采用包含空间电荷效应的束流光学计算软件TRANSOPTR对CYCIAE-100回旋加速器轴向注入线进行设计，在综合考虑空间布局、元件选择、真空度、空间电荷效应、轴向磁场和造价等问题后，最终确定了轴向注入线的聚焦结构。将数值跟踪获得的真实磁场下螺旋偏转板传的输矩阵编写到TRANSOPTR程序中，从而实现了从离子源出口至偏转板出口的束流光学匹配。介绍了CYCIAE-100回旋加速器轴向注入线的设计思想、布局结构和束流光学计算结果，并给出了主要元件的设计结果。在确定中心区结构和对中轨道后，采用多粒子轨道跟踪的方法进行中心区束流匹配的研究，通过对数值模拟的结果进行椭圆拟合并结合解析公式计算得到注入点处匹配矩阵，为注入线的设计提供拟合条件。
2013, 25: 477-480.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0477
摘要:
回顾了几种磁控管理论模型，对这些理论模型中得到的电荷分布进行了分析。利用计算机对X波段磁控管进行PIC模拟，监视粒子相空间分布，并与理论结果进行对比，证明布里渊理论能部分解释轮轭层的高度及其内部的电荷密度分布，但模拟结果中电子在相空间存在一定的分布，而布里渊理论采用的是单粒子运动理论，因此无法解释模拟结果中轮轭边界下降沿特性。模拟得到的轮辐内电荷分布与各种理论均有较大差异，分析发现，不同的轮轭边界下降沿特性是造成差异的主要原因。讨论了利用导向中心流体理论得到更准确的轮辐内电荷分布的可能方法。
回顾了几种磁控管理论模型，对这些理论模型中得到的电荷分布进行了分析。利用计算机对X波段磁控管进行PIC模拟，监视粒子相空间分布，并与理论结果进行对比，证明布里渊理论能部分解释轮轭层的高度及其内部的电荷密度分布，但模拟结果中电子在相空间存在一定的分布，而布里渊理论采用的是单粒子运动理论，因此无法解释模拟结果中轮轭边界下降沿特性。模拟得到的轮辐内电荷分布与各种理论均有较大差异，分析发现，不同的轮轭边界下降沿特性是造成差异的主要原因。讨论了利用导向中心流体理论得到更准确的轮辐内电荷分布的可能方法。
2013, 25: 481-484.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0481
摘要:
为了提高DG型电子加速器束流扫描均匀度、解决束流中心偏移、提升束流引出效率，开发了一种既可实现X,Y两相互垂直方向均匀扫描又可以实现束流中心自动对中调节的扫描系统。介绍了扫描磁铁及其电源参数的选取依据，阐述了将扫描磁铁和束流校正线圈进行整体式设计的扫描系统扫描电流成形方式及自动对中电路信号调制过程，包括为提高加速器运行安全性而设计的连锁保护信号。产业化现场使用事实已证明,该系统设计完全达到了设计要求，具有优良的扫描均匀度和长时间工作稳定可靠性。
为了提高DG型电子加速器束流扫描均匀度、解决束流中心偏移、提升束流引出效率，开发了一种既可实现X,Y两相互垂直方向均匀扫描又可以实现束流中心自动对中调节的扫描系统。介绍了扫描磁铁及其电源参数的选取依据，阐述了将扫描磁铁和束流校正线圈进行整体式设计的扫描系统扫描电流成形方式及自动对中电路信号调制过程，包括为提高加速器运行安全性而设计的连锁保护信号。产业化现场使用事实已证明,该系统设计完全达到了设计要求，具有优良的扫描均匀度和长时间工作稳定可靠性。
2013, 25: 485-489.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0485
摘要:
空间辐射环境会对电子器件产生辐射损伤。由于商用器件性能普遍优于抗辐射加固器件，所以从商用器件中筛选出抗辐射性能优异的器件将在一定程度上提高空间电子系统的可靠性。结合数学回归分析与物理应力实验的方法，研究了集成电路抗辐射性能无损筛选技术。通过不同的外界能量注入及总剂量辐照实验，探究电路典型参数的应变情况与电路耐辐射性能的关系，并确定其辐射敏感参数；建立预测电路抗辐射性能的多元线性回归方程，并对应力条件下的回归方程进行辐照实验验证。结果显示，物理应力实验与数学回归分析结合的筛选方法减小了实验值与预测值的偏差，提高了预估方程的拟合优度和显著程度，使预估方程处于置信区间。
空间辐射环境会对电子器件产生辐射损伤。由于商用器件性能普遍优于抗辐射加固器件，所以从商用器件中筛选出抗辐射性能优异的器件将在一定程度上提高空间电子系统的可靠性。结合数学回归分析与物理应力实验的方法，研究了集成电路抗辐射性能无损筛选技术。通过不同的外界能量注入及总剂量辐照实验，探究电路典型参数的应变情况与电路耐辐射性能的关系，并确定其辐射敏感参数；建立预测电路抗辐射性能的多元线性回归方程，并对应力条件下的回归方程进行辐照实验验证。结果显示，物理应力实验与数学回归分析结合的筛选方法减小了实验值与预测值的偏差，提高了预估方程的拟合优度和显著程度，使预估方程处于置信区间。
2013, 25: 490-494.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0490
摘要:
将时域传输线模型与漂移-扩散模型相结合，提出一种耦合数值计算方法，研究计算了带二极管负载的电缆在X射线辐照下的瞬态响应。该耦合数值计算方法首先利用时域传输线模型计算电缆在X射线辐照下的各节点电参数，然后将得到的终端节点的电压代入漂移-扩散模型中求解二极管的内部参数与偏置电流，最后将得到的偏置电流代入到下一时间步的传输线模型中继续进行计算。该方法能够直接反映出电缆在X射线辐照下的瞬态响应与所连接的负载状态改变之间的耦合关系，利用该方法求解X射线辐照简单电子系统的典型算例，计算结果表明，X射线辐照下，同轴电缆上各处的响应电流会随着PIN二极管状态的改变而发生明显变化，与理论分析相符合，耦合模型适用于此类问题。
将时域传输线模型与漂移-扩散模型相结合，提出一种耦合数值计算方法，研究计算了带二极管负载的电缆在X射线辐照下的瞬态响应。该耦合数值计算方法首先利用时域传输线模型计算电缆在X射线辐照下的各节点电参数，然后将得到的终端节点的电压代入漂移-扩散模型中求解二极管的内部参数与偏置电流，最后将得到的偏置电流代入到下一时间步的传输线模型中继续进行计算。该方法能够直接反映出电缆在X射线辐照下的瞬态响应与所连接的负载状态改变之间的耦合关系，利用该方法求解X射线辐照简单电子系统的典型算例，计算结果表明，X射线辐照下，同轴电缆上各处的响应电流会随着PIN二极管状态的改变而发生明显变化，与理论分析相符合，耦合模型适用于此类问题。
2013, 25: 495-499.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0495
摘要:
通过非简并的时间分辨泵浦探测技术对C70富勒烯/甲苯溶液的非线性光学性质进行了研究。在532 nm波长的皮秒激光脉冲泵浦下，用600 nm的皮秒激光脉冲测量了C70富勒烯的激发态非线性吸收动力学响应。利用五能级模型对实验结果进行了数值模拟，得到了非简并情况下C70富勒烯分子的光物理参数。实验结果表明:C70富勒烯在简并和非简并情况下的激发态寿命没有变化，但非简并情况下的单重态吸收截面要比简并情况下单重态吸收截面小。
通过非简并的时间分辨泵浦探测技术对C70富勒烯/甲苯溶液的非线性光学性质进行了研究。在532 nm波长的皮秒激光脉冲泵浦下，用600 nm的皮秒激光脉冲测量了C70富勒烯的激发态非线性吸收动力学响应。利用五能级模型对实验结果进行了数值模拟，得到了非简并情况下C70富勒烯分子的光物理参数。实验结果表明:C70富勒烯在简并和非简并情况下的激发态寿命没有变化，但非简并情况下的单重态吸收截面要比简并情况下单重态吸收截面小。
2013, 25: 500-504.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0500
摘要:
对水-二甲基亚砜二元混合溶液质量分数和温度与折射率的关系进行了理论和实验研究，对几种经典模型的拟合结果进行了比较，给出了适合水-二甲基亚砜混合溶液的经验公式。对水性金溶胶-二甲基亚砜混合溶液质量分数和温度对局域表面等离子体共振峰值波长的影响进行了理论和实验研究，结果表明：水性金溶胶-二甲基亚砜混合溶液质量分数对共振峰值波长的调节有较好的线性关系和较大的调节范围，当温度从20 ℃增大到60 ℃，混合溶液金溶胶的共振峰值波长增加了1367 pm，温度敏感度为34 pm/K，在0%~100%的质量分数范围内，混合溶液金溶胶的共振峰值波长平均产生8.5103 pm的增长。
对水-二甲基亚砜二元混合溶液质量分数和温度与折射率的关系进行了理论和实验研究，对几种经典模型的拟合结果进行了比较，给出了适合水-二甲基亚砜混合溶液的经验公式。对水性金溶胶-二甲基亚砜混合溶液质量分数和温度对局域表面等离子体共振峰值波长的影响进行了理论和实验研究，结果表明：水性金溶胶-二甲基亚砜混合溶液质量分数对共振峰值波长的调节有较好的线性关系和较大的调节范围，当温度从20 ℃增大到60 ℃，混合溶液金溶胶的共振峰值波长增加了1367 pm，温度敏感度为34 pm/K，在0%~100%的质量分数范围内，混合溶液金溶胶的共振峰值波长平均产生8.5103 pm的增长。
2013, 25: 505-507.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0505
摘要:
采用分子束外延外延生长技术，优化InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱点材料的生长速率、生长温度和束流比等生长参数，获得了高质量的多量子阱材料。室温光荧光谱表明，材料的发光波长为2.0 m左右。该结果表明,通过优化生长条件和结构参数制备的量子阱材料，可以获得良好的结构质量和光学特性。所制备的器件室温条件下输出功率22 mW，阈值电流300 mA。
采用分子束外延外延生长技术，优化InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱点材料的生长速率、生长温度和束流比等生长参数，获得了高质量的多量子阱材料。室温光荧光谱表明，材料的发光波长为2.0 m左右。该结果表明,通过优化生长条件和结构参数制备的量子阱材料，可以获得良好的结构质量和光学特性。所制备的器件室温条件下输出功率22 mW，阈值电流300 mA。
2013, 25: 508-512.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0508
摘要:
对超短脉冲在负折射介质中的传输特性进行了研究，着重分析其不同于常规介质的反常脉冲分裂现象。结果表明：由于负的折射率影响，介质将通过反常群速度色散与自散焦非线性的相互作用机理来诱导脉冲的对称分裂。同时，分析由色散磁导率所导致的可控自陡效应对脉冲分裂的影响，发现负折射介质中正负的自陡效应都会引脉冲非对称分裂。其中负的自陡效导致脉冲裂变后其后沿比前沿高，这与常规介质自陡效应（恒为正）情形相同；而负折射介质正的自陡效应对脉冲分裂影响刚好与前者相反，即裂变后脉冲后沿比前沿低。
对超短脉冲在负折射介质中的传输特性进行了研究，着重分析其不同于常规介质的反常脉冲分裂现象。结果表明：由于负的折射率影响，介质将通过反常群速度色散与自散焦非线性的相互作用机理来诱导脉冲的对称分裂。同时，分析由色散磁导率所导致的可控自陡效应对脉冲分裂的影响，发现负折射介质中正负的自陡效应都会引脉冲非对称分裂。其中负的自陡效导致脉冲裂变后其后沿比前沿高，这与常规介质自陡效应（恒为正）情形相同；而负折射介质正的自陡效应对脉冲分裂影响刚好与前者相反，即裂变后脉冲后沿比前沿低。
2013, 25: 513-516.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0513
摘要:
制备了不同厚度下的C-Ti颗粒膜用作表面传导电子发射的阴极发射薄膜，研究了不同颗粒膜厚度对电子发射特性的影响。将所制备阴极器件加载不同电压幅值下的等幅三角波，对器件进行电形成，结果表明:颗粒膜厚度为69 nm的器件开启电压为32 V，在33 V时具有最大发射效率;颗粒膜厚度为855 nm的器件开启电压为15 V， 在23 V时发射效率最高;颗粒膜厚度为69 nm的器件所形成的电压范围和电子发射效率都明显高于颗粒膜厚度为855 nm的器件。
制备了不同厚度下的C-Ti颗粒膜用作表面传导电子发射的阴极发射薄膜，研究了不同颗粒膜厚度对电子发射特性的影响。将所制备阴极器件加载不同电压幅值下的等幅三角波，对器件进行电形成，结果表明:颗粒膜厚度为69 nm的器件开启电压为32 V，在33 V时具有最大发射效率;颗粒膜厚度为855 nm的器件开启电压为15 V， 在23 V时发射效率最高;颗粒膜厚度为69 nm的器件所形成的电压范围和电子发射效率都明显高于颗粒膜厚度为855 nm的器件。
2013, 25: 517-521.
摘要:
分析了超快电子枪处于扫描状态下电子束的传输特性，对飞秒量级的超短电子束脉冲通过偏转扫描系统时的偏转距离等物理量进行了数值计算。计算结果显示：为确保电子束能够顺利通过偏转扫描系统并最后轰击直径为30 mm的荧光屏，必须加一个700~1400 V的初始电压，以便抵消负斜坡扫描电压的作用；700~1400 V的初始电压和负斜坡扫描电压的共同作用，是扫描实验成功的一个前提。扫描实验成功的另一个前提是激发光电阴极的光路和控制扫描的电路之间的同步。讨论了前提一带给同步实验的巨大困难，并设计了一个可以在扫描实验中以较高效率调节光路延时的实验系统，该系统可解决脉宽测量实验中扫描斜坡电压信号和超快电子脉冲的同步难题。
分析了超快电子枪处于扫描状态下电子束的传输特性，对飞秒量级的超短电子束脉冲通过偏转扫描系统时的偏转距离等物理量进行了数值计算。计算结果显示：为确保电子束能够顺利通过偏转扫描系统并最后轰击直径为30 mm的荧光屏，必须加一个700~1400 V的初始电压，以便抵消负斜坡扫描电压的作用；700~1400 V的初始电压和负斜坡扫描电压的共同作用，是扫描实验成功的一个前提。扫描实验成功的另一个前提是激发光电阴极的光路和控制扫描的电路之间的同步。讨论了前提一带给同步实验的巨大困难，并设计了一个可以在扫描实验中以较高效率调节光路延时的实验系统，该系统可解决脉宽测量实验中扫描斜坡电压信号和超快电子脉冲的同步难题。
2013, 25: 522-526.
摘要:
根据核爆和雷电电磁脉冲信号非平稳、非线性特点，对核爆电磁脉冲(NEMP)和雷电电磁脉冲(LEMP)信号进行了Hilbert谱分析，计算了二者Hilbert谱的图像区域特征，对二者进行了识别研究，并且从NEMP和LEMP不同的产生机理上对识别结果进行了分析。实验结果表明：以Hilbert谱的面积和重心，以及六维图像区域特征作为特征，对NEMP和LEMP的识别率达到了90％以上，可以对二者进行有效识别。
根据核爆和雷电电磁脉冲信号非平稳、非线性特点，对核爆电磁脉冲(NEMP)和雷电电磁脉冲(LEMP)信号进行了Hilbert谱分析，计算了二者Hilbert谱的图像区域特征，对二者进行了识别研究，并且从NEMP和LEMP不同的产生机理上对识别结果进行了分析。实验结果表明：以Hilbert谱的面积和重心，以及六维图像区域特征作为特征，对NEMP和LEMP的识别率达到了90％以上，可以对二者进行有效识别。
2013, 25: 527-530.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0527
摘要:
设计了一套用于同轴多间隙气体开关导通起始时间诊断的光纤探针阵列测试系统，其由光纤阵列与多通道快响应光电转换仪两部分组成，系统同步时间小于1 ns。使用该套系统同时对100 kA-LTD模块所有并联支路的10只开关的放电过程进行了测试，获得了开关导通起始时间及模块的输出电流波形。实验结果表明：开关工作欠压比为85%时，时间抖动不超过6.9 ns，负载波形重复一致性较好；开关工作欠压比降至53%时，时间抖动急剧增加至117.7 ns，负载波形重复一致性显著恶化。同时将光纤测试系统获得的各个开关导通起始时间带入PSpice电路模型进行模拟反演，结果表明，模拟结果与实验得到的模块输出电流波形吻合较好，证明了测试系统的准确性。
设计了一套用于同轴多间隙气体开关导通起始时间诊断的光纤探针阵列测试系统，其由光纤阵列与多通道快响应光电转换仪两部分组成，系统同步时间小于1 ns。使用该套系统同时对100 kA-LTD模块所有并联支路的10只开关的放电过程进行了测试，获得了开关导通起始时间及模块的输出电流波形。实验结果表明：开关工作欠压比为85%时，时间抖动不超过6.9 ns，负载波形重复一致性较好；开关工作欠压比降至53%时，时间抖动急剧增加至117.7 ns，负载波形重复一致性显著恶化。同时将光纤测试系统获得的各个开关导通起始时间带入PSpice电路模型进行模拟反演，结果表明，模拟结果与实验得到的模块输出电流波形吻合较好，证明了测试系统的准确性。
2013, 25: 531-536.
doi: 10.3788/HPLPB20132502.0531
摘要:
将电缆束等效方法与传统的传输线方法相结合，提出了多芯电缆束的精简SPICE分析模型。首先采用有限元法求解等效电缆束的模型参数，然后在SPICE环境中进行时域分析。以14芯电缆束的串扰问题和4芯电缆束的辐射干扰问题为例，对精简分析模型的有效性进行了验证。全模型与精简模型分析结果表明，精简模型线缆芯线数减少了一半以上，仿真幅度误差在5%以内，分析效率提高50%以上。该方法适用于大线束传导耦合分析、串扰分析和辐射分析。
将电缆束等效方法与传统的传输线方法相结合，提出了多芯电缆束的精简SPICE分析模型。首先采用有限元法求解等效电缆束的模型参数，然后在SPICE环境中进行时域分析。以14芯电缆束的串扰问题和4芯电缆束的辐射干扰问题为例，对精简分析模型的有效性进行了验证。全模型与精简模型分析结果表明，精简模型线缆芯线数减少了一半以上，仿真幅度误差在5%以内，分析效率提高50%以上。该方法适用于大线束传导耦合分析、串扰分析和辐射分析。
