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RSS2014年 26卷 第05期
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2014, 26: 050101.
doi: 10.11884/HPLPB201426.050101
摘要:
针对高浓缩铀部件外加的反射层材质及厚度之效应可以巧妙避开核查这一问题,依据252Cf中子源驱动噪声分析法原理,采用蒙特卡罗方法模拟研究了高浓缩球形金属铀部件的不同材料、厚度的反射层的效应,获得了相应的时间关联符合计数分布和中子产额。研究结果表明,对同一材料的反射层,反射层厚度愈大,中子产额愈大,即反射效果愈好。对于同一厚度的反射层,反射层材料的密度愈大,中子产额愈大,反射效果愈好。
针对高浓缩铀部件外加的反射层材质及厚度之效应可以巧妙避开核查这一问题,依据252Cf中子源驱动噪声分析法原理,采用蒙特卡罗方法模拟研究了高浓缩球形金属铀部件的不同材料、厚度的反射层的效应,获得了相应的时间关联符合计数分布和中子产额。研究结果表明,对同一材料的反射层,反射层厚度愈大,中子产额愈大,即反射效果愈好。对于同一厚度的反射层,反射层材料的密度愈大,中子产额愈大,反射效果愈好。
2014, 26: 050201.
doi: 10.11884/HPLPB201426.050201
摘要:
介绍了神光-Ⅲ主机装置能源系统的功能要求、组成结构和设计方法，以及关键单元器件的功能要求和设计方法。该系统是片状放大器系统的重要组成部分，由6个束组共108套最大储能为1.2 MJ的能源模块组成，总储能达到110 MJ（最大130 MJ）。每套模块产生一个脉宽610 s(10 %峰值)的电流脉冲，驱动10组、共20支氙灯，为片状放大器提供泵浦能量，峰值电流为0.25 MA。目前投入试运行的36套能源模块的各项电气性能指标满足设计要求，能确保片状放大器小信号增益系数达到5.0%/cm，为片状放大器提供足够的泵浦能量，满足激光器的能量需求。
介绍了神光-Ⅲ主机装置能源系统的功能要求、组成结构和设计方法，以及关键单元器件的功能要求和设计方法。该系统是片状放大器系统的重要组成部分，由6个束组共108套最大储能为1.2 MJ的能源模块组成，总储能达到110 MJ（最大130 MJ）。每套模块产生一个脉宽610 s(10 %峰值)的电流脉冲，驱动10组、共20支氙灯，为片状放大器提供泵浦能量，峰值电流为0.25 MA。目前投入试运行的36套能源模块的各项电气性能指标满足设计要求，能确保片状放大器小信号增益系数达到5.0%/cm，为片状放大器提供足够的泵浦能量，满足激光器的能量需求。
2014, 26: 051001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051001
摘要:
采用时域有限差分方法，在分析点衍射波前误差的前提下，讨论了点衍射干涉系统中物镜数值孔径、针孔尺寸、检测的数值孔径对衍射光强的影响；逐步优化光学结构参数，得到不同光学结构参数之间的匹配数值表；通过比较点衍射干涉系统和Zygo干涉仪对球面镜的测量结果，得到测量面形误差的均方根之差为波长的1/1000，且获得的干涉条纹具有合适的对比度和亮度，验证了光学结构参数选择的合理性。
采用时域有限差分方法，在分析点衍射波前误差的前提下，讨论了点衍射干涉系统中物镜数值孔径、针孔尺寸、检测的数值孔径对衍射光强的影响；逐步优化光学结构参数，得到不同光学结构参数之间的匹配数值表；通过比较点衍射干涉系统和Zygo干涉仪对球面镜的测量结果，得到测量面形误差的均方根之差为波长的1/1000，且获得的干涉条纹具有合适的对比度和亮度，验证了光学结构参数选择的合理性。
2014, 26: 051002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051002
摘要:
在对再生放大系统进行改进的基础上提出类再生放大技术，应用大口径放大器，在腔内增加完全成像系统，对注入整形光束进行任意多次的保形放大。可行性验证实验基于两个低增益、大口径放大器，已达到大于104的系统增益；在注入能量仅为43 J能量条件下，实现了大于600 mJ的系统输出能量。验证实验结果表明基于较低增益放大器单元的类再生放大系统，既能实现高增益又能实现大能量输出。
在对再生放大系统进行改进的基础上提出类再生放大技术，应用大口径放大器，在腔内增加完全成像系统，对注入整形光束进行任意多次的保形放大。可行性验证实验基于两个低增益、大口径放大器，已达到大于104的系统增益；在注入能量仅为43 J能量条件下，实现了大于600 mJ的系统输出能量。验证实验结果表明基于较低增益放大器单元的类再生放大系统，既能实现高增益又能实现大能量输出。
2014, 26: 051003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051003
摘要:
在去离子水中分别添加了单壁、多壁碳纳米管材料,通过配比一定质量的亲水性分散剂,经超声波振荡试制了水基碳纳米流体。测试分析了不同碳纳米管材料质量分数下的纳米流体热导率和动力粘度等重要热物性参数。测试结果表明:碳纳米管粒子能够强化基液工质导热性能,随着其质量分数的增加,水基单壁、多壁碳纳米流体热导率均明显提高；单壁碳纳米流体粘度显著增加,多壁碳纳米流体粘度无明显变化,多壁碳管更适用于纳米流体强化传热。
在去离子水中分别添加了单壁、多壁碳纳米管材料,通过配比一定质量的亲水性分散剂,经超声波振荡试制了水基碳纳米流体。测试分析了不同碳纳米管材料质量分数下的纳米流体热导率和动力粘度等重要热物性参数。测试结果表明:碳纳米管粒子能够强化基液工质导热性能,随着其质量分数的增加,水基单壁、多壁碳纳米流体热导率均明显提高；单壁碳纳米流体粘度显著增加,多壁碳纳米流体粘度无明显变化,多壁碳管更适用于纳米流体强化传热。
2014, 26: 051004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051004
摘要:
根据夫琅和费衍射理论，建立了四路激光相干合成模型，研究了不同占空比条件下倾斜相差对激光相干合成效果的影响。通过欧拉旋转变换，将各子光束的倾斜角度转换成相应的倾斜相差引入到光束合成模型中。仿真计算了不同占空比、不同倾斜角度情况下合成光束在远场的光强分布，分析了占空比、倾斜角度对远场光强分布的影响。仿真结果表明，随着子光束倾斜角度的增大，远场艾里斑内的光强逐渐减小，合成效果变差。仿真计算了不同占空比条件下桶中功率(PIB)和因子随倾斜角度的变化关系。仿真结果表明，随着子光束倾斜角度的增大，PIB和因子两个评价指标均逐渐变差。为了达到一定的评价指标要求，必须利用快反镜等校正器件将各子光束的倾斜角度减小到一定的范围之内。
根据夫琅和费衍射理论，建立了四路激光相干合成模型，研究了不同占空比条件下倾斜相差对激光相干合成效果的影响。通过欧拉旋转变换，将各子光束的倾斜角度转换成相应的倾斜相差引入到光束合成模型中。仿真计算了不同占空比、不同倾斜角度情况下合成光束在远场的光强分布，分析了占空比、倾斜角度对远场光强分布的影响。仿真结果表明，随着子光束倾斜角度的增大，远场艾里斑内的光强逐渐减小，合成效果变差。仿真计算了不同占空比条件下桶中功率(PIB)和因子随倾斜角度的变化关系。仿真结果表明，随着子光束倾斜角度的增大，PIB和因子两个评价指标均逐渐变差。为了达到一定的评价指标要求，必须利用快反镜等校正器件将各子光束的倾斜角度减小到一定的范围之内。
2014, 26: 051005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051005
摘要:
为进一步提高光纤耦合半导体激光器的输出功率,提出了一种多单管半导体激光器通过台阶分布、光束精密准直及自由空间合束实现高功率光纤耦合输出的方法,该方法具有结构简单、光学元件易于加工、耦合效率高等优点。采用这种方法对5只封装在次热沉上的单管半导体激光器开展了芯径100 m、数值孔径0.22多模光纤的耦合实验研究,当工作电流为7.0 A时,光纤连续输出功率为21.8 W,亮度为1.83 MW/(cm2sr) ,耦合效率为70.32%。
为进一步提高光纤耦合半导体激光器的输出功率,提出了一种多单管半导体激光器通过台阶分布、光束精密准直及自由空间合束实现高功率光纤耦合输出的方法,该方法具有结构简单、光学元件易于加工、耦合效率高等优点。采用这种方法对5只封装在次热沉上的单管半导体激光器开展了芯径100 m、数值孔径0.22多模光纤的耦合实验研究,当工作电流为7.0 A时,光纤连续输出功率为21.8 W,亮度为1.83 MW/(cm2sr) ,耦合效率为70.32%。
2014, 26: 051006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051006
摘要:
根据已建立的理论模型,计算得到了K9玻璃受脉冲CO2激光辐照时产生的热应力分布,研究了热应力的时间特征,在分析样品尺寸对损伤结果影响的基础上,提出了K9玻璃抗激光损伤的最佳半径。结果表明：K9玻璃产生的热应力损伤主要由环向应力控制,热应力以热冲击波的形式在样品内传播,大小随时间变化而来回振荡,且激光脉冲结束后比激光作用时间内产生的热应力要大。这说明若样品在激光加热期间产生的热应力不足以造成材料破坏,则有可能会在其后的冷却过程中产生更大的热应力,材料将会在冷却过程中发生破裂。根据样品参数对损伤结果的影响,进一步验证了K9玻璃抗激光损伤最佳半径的通用性。
根据已建立的理论模型,计算得到了K9玻璃受脉冲CO2激光辐照时产生的热应力分布,研究了热应力的时间特征,在分析样品尺寸对损伤结果影响的基础上,提出了K9玻璃抗激光损伤的最佳半径。结果表明：K9玻璃产生的热应力损伤主要由环向应力控制,热应力以热冲击波的形式在样品内传播,大小随时间变化而来回振荡,且激光脉冲结束后比激光作用时间内产生的热应力要大。这说明若样品在激光加热期间产生的热应力不足以造成材料破坏,则有可能会在其后的冷却过程中产生更大的热应力,材料将会在冷却过程中发生破裂。根据样品参数对损伤结果的影响,进一步验证了K9玻璃抗激光损伤最佳半径的通用性。
2014, 26: 051007.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051007
摘要:
针对在微观上存在尖锐突起、凹坑和划痕等缺陷的光学元件,提出用低质量分数磨料水射流冲击的方式对其进行处理。从弹性接触出发,对射流中粒子与元件发生塑性接触的临界速度进行了推导,并引入了塑性转入脆性加工的临界速度,从而对射流的塑性去除阶段作了明确的界定。针对常用的两种光学材料K9和石英玻璃,结合具体参数对使其处于塑性去除阶段的射流速度进行了模拟计算,利用单颗粒冲击去除模型,在塑性去除范围内对两种材料的冲击去除进行了模拟计算。结果表明：石英玻璃进入塑性去除的临界速度高于K9玻璃,而进入脆性去除的临界速度低于K9玻璃,因而使石英玻璃处于塑性去除阶段的射流速度范围为K9玻璃相应速度范围的子区间；在塑性去除阶段,各材料的去除量皆随着冲击速度的增大而增大,但较硬的石英玻璃更不耐冲击,较K9玻璃更容易被去除。
针对在微观上存在尖锐突起、凹坑和划痕等缺陷的光学元件,提出用低质量分数磨料水射流冲击的方式对其进行处理。从弹性接触出发,对射流中粒子与元件发生塑性接触的临界速度进行了推导,并引入了塑性转入脆性加工的临界速度,从而对射流的塑性去除阶段作了明确的界定。针对常用的两种光学材料K9和石英玻璃,结合具体参数对使其处于塑性去除阶段的射流速度进行了模拟计算,利用单颗粒冲击去除模型,在塑性去除范围内对两种材料的冲击去除进行了模拟计算。结果表明：石英玻璃进入塑性去除的临界速度高于K9玻璃,而进入脆性去除的临界速度低于K9玻璃,因而使石英玻璃处于塑性去除阶段的射流速度范围为K9玻璃相应速度范围的子区间；在塑性去除阶段,各材料的去除量皆随着冲击速度的增大而增大,但较硬的石英玻璃更不耐冲击,较K9玻璃更容易被去除。
2014, 26: 051008.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051008
摘要:
建立了固体激光微通道冷却器数学模型，运用商业软件Fluent进行求解计算，并与文献中数据进行对比，验证了模型的可靠性。分析微通道尺寸及结构对转捩雷诺数影响，结果表明：微通道当量直径对于转捩雷诺数影响甚微，收缩比的大小是引起转捩雷诺数不同的关键因素,最终确定了不同收缩比下的转捩雷诺数。
建立了固体激光微通道冷却器数学模型，运用商业软件Fluent进行求解计算，并与文献中数据进行对比，验证了模型的可靠性。分析微通道尺寸及结构对转捩雷诺数影响，结果表明：微通道当量直径对于转捩雷诺数影响甚微，收缩比的大小是引起转捩雷诺数不同的关键因素,最终确定了不同收缩比下的转捩雷诺数。
2014, 26: 051009.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051009
摘要:
将待测面形表示为多项式的和，通过分别沿x,y向多次平移待检光学元件得到移动前后待测元件面形差，采用最小二乘法拟合多项式系数，得到待检光学元件的绝对面形。推导了多次平移法的理论公式，并进行了仿真实验，模拟了移动次数、移动间隔和采样点数对测量精度的影响。仿真结果表明:待测平面与初始平面残差图的均方根值为5.11810-13，理论误差达到高精度平面面形检测要求。
将待测面形表示为多项式的和，通过分别沿x,y向多次平移待检光学元件得到移动前后待测元件面形差，采用最小二乘法拟合多项式系数，得到待检光学元件的绝对面形。推导了多次平移法的理论公式，并进行了仿真实验，模拟了移动次数、移动间隔和采样点数对测量精度的影响。仿真结果表明:待测平面与初始平面残差图的均方根值为5.11810-13，理论误差达到高精度平面面形检测要求。
2014, 26: 051010.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051010
摘要:
研制了高精度的光谱共焦位移测量系统并完成相关测试。基于色差理论和材料优化选择设计一种色差与波长成线性关系的色散物镜，有助于平衡系统在全测量范围的灵敏度。理论分析了系统参数对系统的影响规律，计算了针孔尺寸与系统的分辨率和信噪比的关系，给出了参数优化结果。利用设计的线性色散物镜和参数优化结果，构建了光谱共焦测量系统，完成了系统的校准、测试和应用研究。结果表明，系统的轴向测量范围达到1 mm，分辨力优于0.5 m，全程测量误差小于2 m，符合设计要求。
研制了高精度的光谱共焦位移测量系统并完成相关测试。基于色差理论和材料优化选择设计一种色差与波长成线性关系的色散物镜，有助于平衡系统在全测量范围的灵敏度。理论分析了系统参数对系统的影响规律，计算了针孔尺寸与系统的分辨率和信噪比的关系，给出了参数优化结果。利用设计的线性色散物镜和参数优化结果，构建了光谱共焦测量系统，完成了系统的校准、测试和应用研究。结果表明，系统的轴向测量范围达到1 mm，分辨力优于0.5 m，全程测量误差小于2 m，符合设计要求。
2014, 26: 051011.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051011
摘要:
掺Yb3+类高饱和通量增益介质的储能提取，会给激光器带来严重的安全风险，因此提出一种激光脉冲的时分复用放大技术。利用激光的偏振特性以及自由空间传输延迟，获得脉冲参数可变的脉冲序列，并进行验证实验。结果表明，时分复用放大与单脉冲放大的增益没有明显差别，且在约1.4 J/cm2的工作通量下，子脉冲时间间隔（14~22 ns）对激光增益的影响可以忽略不计。时分复用放大在保持总激光通量不变的前提下，降低了子脉冲的激光通量，降低了光学元件的损伤风险，保证了储能的有效提取。
掺Yb3+类高饱和通量增益介质的储能提取，会给激光器带来严重的安全风险，因此提出一种激光脉冲的时分复用放大技术。利用激光的偏振特性以及自由空间传输延迟，获得脉冲参数可变的脉冲序列，并进行验证实验。结果表明，时分复用放大与单脉冲放大的增益没有明显差别，且在约1.4 J/cm2的工作通量下，子脉冲时间间隔（14~22 ns）对激光增益的影响可以忽略不计。时分复用放大在保持总激光通量不变的前提下，降低了子脉冲的激光通量，降低了光学元件的损伤风险，保证了储能的有效提取。
2014, 26: 051012.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051012
摘要:
对大型高功率激光器控制系统的工作环境和应用特点进行了研究和分析。结合kJ脉冲激光器控制系统设计实例，介绍了一套优化的高可靠性控制系统模型。以以太网和EtherCAT总线为基本框架，设计了开放异构的分布式计算机控制系统，软件是基于CORBA中间件C/S调用模式的三层结构体系。能适应kJ脉冲激光器控制对象分布分散、电磁环境恶劣的特点，对整个激光器控制对象进行有序控制，满足装置正常打靶运行要求。
对大型高功率激光器控制系统的工作环境和应用特点进行了研究和分析。结合kJ脉冲激光器控制系统设计实例，介绍了一套优化的高可靠性控制系统模型。以以太网和EtherCAT总线为基本框架，设计了开放异构的分布式计算机控制系统，软件是基于CORBA中间件C/S调用模式的三层结构体系。能适应kJ脉冲激光器控制对象分布分散、电磁环境恶劣的特点，对整个激光器控制对象进行有序控制，满足装置正常打靶运行要求。
2014, 26: 051013.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051013
摘要:
神光-Ⅲ主机装置多束光脉冲之间的同步时序控制是通过三台任意波形发生器来实现的。提出由同步系统提供外时钟、外触发信号来实现三台任意波形发生器同步工作，并通过闭环监控手段来解决任意波形发生器开关机、重新加载时间波形后的相位跳变问题。实验验证证明采用该技术方案能够实现三台任意波形发生器的同步工作，保证了神光-Ⅲ主机装置高速时序的低抖动控制。
神光-Ⅲ主机装置多束光脉冲之间的同步时序控制是通过三台任意波形发生器来实现的。提出由同步系统提供外时钟、外触发信号来实现三台任意波形发生器同步工作，并通过闭环监控手段来解决任意波形发生器开关机、重新加载时间波形后的相位跳变问题。实验验证证明采用该技术方案能够实现三台任意波形发生器的同步工作，保证了神光-Ⅲ主机装置高速时序的低抖动控制。
2014, 26: 051014.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051014
摘要:
通过对比大口径光学元件夹持不当时全口径与局部口径之间的图像关系，研究局部面形控制的新方式。并与高精度的大口径干涉仪进行比对测试，验证拼接干涉仪的测试精度。实验表明，拼接干涉仪局部测试精度可达50 nm（PV值），空间分辨力高达5 mm-1，可以实现中频段的装校监控。使用拼接干涉仪扫描测试全口径面形，测试不确定度小于100 nm，与600 mm的大口径干涉仪测试结果差别小于0.04（波长=632.8 nm）。
通过对比大口径光学元件夹持不当时全口径与局部口径之间的图像关系，研究局部面形控制的新方式。并与高精度的大口径干涉仪进行比对测试，验证拼接干涉仪的测试精度。实验表明，拼接干涉仪局部测试精度可达50 nm（PV值），空间分辨力高达5 mm-1，可以实现中频段的装校监控。使用拼接干涉仪扫描测试全口径面形，测试不确定度小于100 nm，与600 mm的大口径干涉仪测试结果差别小于0.04（波长=632.8 nm）。
2014, 26: 051015.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051015
摘要:
通过激发光子晶体-光子晶体表面波的方法，设计出了一种由表面修饰光子晶体组成的新型复合结构。利用平面波展开法结合超原胞技术对该结构的耦合表面波色散关系进行了研究，在此基础上利用时域有限差分法对光束在该结构中的传输特性进行了数值模拟，并分析了其物理机制。研究结果表明，所提出的新型结构，对一定频率范围内的传输光，能够实现输出光的分束，此特征可以用来制作光束分束器。
通过激发光子晶体-光子晶体表面波的方法，设计出了一种由表面修饰光子晶体组成的新型复合结构。利用平面波展开法结合超原胞技术对该结构的耦合表面波色散关系进行了研究，在此基础上利用时域有限差分法对光束在该结构中的传输特性进行了数值模拟，并分析了其物理机制。研究结果表明，所提出的新型结构，对一定频率范围内的传输光，能够实现输出光的分束，此特征可以用来制作光束分束器。
2014, 26: 051016.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051016
摘要:
为测量超短单脉冲激光的时间波形以及对比度信息，基于三阶强度相关原理，结合光脉冲复制技术，提出了基于脉冲复制的测量方法。对测量原理进行了详尽的理论分析。利用分步傅里叶和龙格库塔数值计算方法对测量方案做了模拟验证。基于脉冲复制的测量法能同时进行多窗口测量。通过拼接测量时间窗口，可以有效解决测量分辨率与测量时间窗口不能兼顾的问题，同时实现大时间窗口和高分辨率测量。通过将主脉冲与预脉冲分离到不同的测量窗口，避免了梯度衰减片的使用，且具有高对比度测量能力。
为测量超短单脉冲激光的时间波形以及对比度信息，基于三阶强度相关原理，结合光脉冲复制技术，提出了基于脉冲复制的测量方法。对测量原理进行了详尽的理论分析。利用分步傅里叶和龙格库塔数值计算方法对测量方案做了模拟验证。基于脉冲复制的测量法能同时进行多窗口测量。通过拼接测量时间窗口，可以有效解决测量分辨率与测量时间窗口不能兼顾的问题，同时实现大时间窗口和高分辨率测量。通过将主脉冲与预脉冲分离到不同的测量窗口，避免了梯度衰减片的使用，且具有高对比度测量能力。
2014, 26: 051017.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051017
摘要:
研究了轴棱锥聚焦像散椭圆高斯光束的光场分布特性，根据菲涅耳衍射积分理论导出了椭圆高斯光束经轴棱锥衍射后的光场分布，通过数值积分给出椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的近轴光场强度分布情况，将其与圆高斯光束产生的近似Bessel-Gauss场进行比较，发现椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的光束在一定的传播距离内也具有无衍射特性，且轴上光强分布与圆高斯光束产生的Bessel-Gauss光束的轴上光强分布具有相似的形式，而这种无衍射光场的强度在垂直于光轴的平面上不再是柱对称分布。根据近轴球面波产生近似Bessel光束的最大无衍射距离公式计算了椭圆Bessel-Gauss光束在子午面和弧矢面上的最大无衍射距离，整个光束的无衍射距离由入射到轴棱锥上的椭圆光斑短轴方向的尺寸决定。
研究了轴棱锥聚焦像散椭圆高斯光束的光场分布特性，根据菲涅耳衍射积分理论导出了椭圆高斯光束经轴棱锥衍射后的光场分布，通过数值积分给出椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的近轴光场强度分布情况，将其与圆高斯光束产生的近似Bessel-Gauss场进行比较，发现椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的光束在一定的传播距离内也具有无衍射特性，且轴上光强分布与圆高斯光束产生的Bessel-Gauss光束的轴上光强分布具有相似的形式，而这种无衍射光场的强度在垂直于光轴的平面上不再是柱对称分布。根据近轴球面波产生近似Bessel光束的最大无衍射距离公式计算了椭圆Bessel-Gauss光束在子午面和弧矢面上的最大无衍射距离，整个光束的无衍射距离由入射到轴棱锥上的椭圆光斑短轴方向的尺寸决定。
2014, 26: 051018.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051018
摘要:
研究了利用调频连续波(FMCW)技术对分布式光纤布拉格光栅(FBG)复用系统进行寻址的基本原理；仿真分析了FBG传感器复用距离是系统最小分辨距离的整数倍或非整数倍时，对频谱信号的影响；搭建了基于FMCW的FBG复用系统实验平台，当传感距离1000 m时，分别验证了不同扫描周期与复用系统差频信号的线性关系，及不同扫频范围与系统差频信号的线性关系。实验结果表明：FBG复用距离是系统最小分辨距离整数倍时，在测量距离1100 m范围内，系统测量最大误差为243 Hz，最大相对误差小于5%，可以实现FBG传感器的地址查询功能。
研究了利用调频连续波(FMCW)技术对分布式光纤布拉格光栅(FBG)复用系统进行寻址的基本原理；仿真分析了FBG传感器复用距离是系统最小分辨距离的整数倍或非整数倍时，对频谱信号的影响；搭建了基于FMCW的FBG复用系统实验平台，当传感距离1000 m时，分别验证了不同扫描周期与复用系统差频信号的线性关系，及不同扫频范围与系统差频信号的线性关系。实验结果表明：FBG复用距离是系统最小分辨距离整数倍时，在测量距离1100 m范围内，系统测量最大误差为243 Hz，最大相对误差小于5%，可以实现FBG传感器的地址查询功能。
2014, 26: 051019.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051019
摘要:
精确控制脉冲激光加工光剂量是保证加工产品工艺和质量的关键。在对现有的光剂量控制算法进行分析后，提出了基于脉冲分组的光剂量监控新算法，有效提高了光剂量监测精度和反馈控制速度。设计了光剂量监控系统，实现了脉冲激光加工光剂量实时监测及反馈控制。与Ophir公司的StarLab激光能量测量系统相比，500个激光脉冲以内的总能量测量，本系统测量误差不超过0.15%。对一套脉冲最大重复频率为10 kHz、单脉冲最大能量为5 mJ、恒压工作下最大能量波动为10%的脉冲激光加工系统光剂量进行了监控实验。在本系统的监控下，可将目标光剂量为150 mJ/mm2以内的加工光剂量控制精度和重复精度分别控制在0.90%和0.100 mJ/mm2以内，同时将光剂量反馈控制速度提高了4倍。
精确控制脉冲激光加工光剂量是保证加工产品工艺和质量的关键。在对现有的光剂量控制算法进行分析后，提出了基于脉冲分组的光剂量监控新算法，有效提高了光剂量监测精度和反馈控制速度。设计了光剂量监控系统，实现了脉冲激光加工光剂量实时监测及反馈控制。与Ophir公司的StarLab激光能量测量系统相比，500个激光脉冲以内的总能量测量，本系统测量误差不超过0.15%。对一套脉冲最大重复频率为10 kHz、单脉冲最大能量为5 mJ、恒压工作下最大能量波动为10%的脉冲激光加工系统光剂量进行了监控实验。在本系统的监控下，可将目标光剂量为150 mJ/mm2以内的加工光剂量控制精度和重复精度分别控制在0.90%和0.100 mJ/mm2以内，同时将光剂量反馈控制速度提高了4倍。
2014, 26: 051020.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051020
摘要:
针对导致自适应光学视网膜图像降质退化的原因，提出了一种结合双树复数小波变换(DT-CWT)和图像半盲解卷积复原算法的方法。首先，对经过自适应光学实时校正技术得到的视网膜图像进行DT-CWT分解，得到低频和高频部分对应的图像。将自适应光学成像系统中残余像差重建的光学传递函数作为图像复原模型的初始估计点扩散函数(PSF)，并对低频部分图像进行条件约束的迭代半盲解卷积复原；对高频部分的图像进行去噪处理。最后，将处理后的高频和低频部分图像进行双树复数小波逆变换，获得复原图像。实验和结果表明：由该方法处理的视网膜细胞图像质量得到明显提高，图像客观质量评价参数相对于原始图像提高了5倍多；在视网膜细胞的空间频率范围内(70~90()-1)，复原图像功率谱平均值提高了5倍左右，有助于对视网膜细胞的高分辨率观察。
针对导致自适应光学视网膜图像降质退化的原因，提出了一种结合双树复数小波变换(DT-CWT)和图像半盲解卷积复原算法的方法。首先，对经过自适应光学实时校正技术得到的视网膜图像进行DT-CWT分解，得到低频和高频部分对应的图像。将自适应光学成像系统中残余像差重建的光学传递函数作为图像复原模型的初始估计点扩散函数(PSF)，并对低频部分图像进行条件约束的迭代半盲解卷积复原；对高频部分的图像进行去噪处理。最后，将处理后的高频和低频部分图像进行双树复数小波逆变换，获得复原图像。实验和结果表明：由该方法处理的视网膜细胞图像质量得到明显提高，图像客观质量评价参数相对于原始图像提高了5倍多；在视网膜细胞的空间频率范围内(70~90()-1)，复原图像功率谱平均值提高了5倍左右，有助于对视网膜细胞的高分辨率观察。
2014, 26: 051021.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051021
摘要:
建立了宽带光参量放大数值模拟平台，并基于此对宽带光参量放大系统的能量转换效率提升进行优化设计，根据模拟计算结果可以对实验中能够达到的最优化能量转换效率进行预判。建立了验证实验平台并进行了实验，研究并攻克了实验中遇到的参量荧光抑制、信号光，泵浦光空间精确匹配、脉宽精确匹配、时间波形整形等关键技术难点。在抑制参量荧光的同时实现了宽带光参量放大过程能量转换效率的提升，在单级宽带光参量放大过程中获得了30%的能量转换效率。
建立了宽带光参量放大数值模拟平台，并基于此对宽带光参量放大系统的能量转换效率提升进行优化设计，根据模拟计算结果可以对实验中能够达到的最优化能量转换效率进行预判。建立了验证实验平台并进行了实验，研究并攻克了实验中遇到的参量荧光抑制、信号光，泵浦光空间精确匹配、脉宽精确匹配、时间波形整形等关键技术难点。在抑制参量荧光的同时实现了宽带光参量放大过程能量转换效率的提升，在单级宽带光参量放大过程中获得了30%的能量转换效率。
2014, 26: 051022.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051022
摘要:
为改善940 nm大功率InGaAs/GaAs半导体激光器输出特性，通过模拟计算了非对称波导层及限制层结构的光场分布，并参照模拟制作了非对称结构半导体激光器器件。采用低压金属有机物气相沉积（LP-MOCVD）生长技术，获得了低内吸收系数的高质量外延材料，通过实验数据计算得到激光器材料内吸收系数仅为0.44 mm-1。进而通过管芯工艺制作了条宽100 m、腔长2000 m的940 nm半导体激光器器件。25 ℃室温10 A直流连续（CW）测试镀膜后器件阈值电流251 mA，斜率效率1.22 W/A，最大输出功率达到9.6 W，最大光电转化效率超过70%。
为改善940 nm大功率InGaAs/GaAs半导体激光器输出特性，通过模拟计算了非对称波导层及限制层结构的光场分布，并参照模拟制作了非对称结构半导体激光器器件。采用低压金属有机物气相沉积（LP-MOCVD）生长技术，获得了低内吸收系数的高质量外延材料，通过实验数据计算得到激光器材料内吸收系数仅为0.44 mm-1。进而通过管芯工艺制作了条宽100 m、腔长2000 m的940 nm半导体激光器器件。25 ℃室温10 A直流连续（CW）测试镀膜后器件阈值电流251 mA，斜率效率1.22 W/A，最大输出功率达到9.6 W，最大光电转化效率超过70%。
2014, 26: 051023.
doi: 10.11884/HPLPB201426.051023
摘要:
针对多通道数模转换电路输出不一致性问题，将两点非均匀性校正算法引入到不一致性问题中，提出了一种不一致性两点校正模型。通过分析红外探测器模拟器输出信号的样本数据，获得不一致性校正因子，并在现场可编程门阵列核心处理器中实现了该不一致性校正模型。利用红外探测器模拟器模拟320256中波红外制冷探测器的输出信号，获得不一致性校正前后的图像。通过比较分析表明:校正前图像列平均灰度最大起伏量为15，校正后为5，相对改善了约66.7%。
针对多通道数模转换电路输出不一致性问题，将两点非均匀性校正算法引入到不一致性问题中，提出了一种不一致性两点校正模型。通过分析红外探测器模拟器输出信号的样本数据，获得不一致性校正因子，并在现场可编程门阵列核心处理器中实现了该不一致性校正模型。利用红外探测器模拟器模拟320256中波红外制冷探测器的输出信号，获得不一致性校正前后的图像。通过比较分析表明:校正前图像列平均灰度最大起伏量为15，校正后为5，相对改善了约66.7%。
2014, 26: 052001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052001
摘要:
成像型任意反射面速度干涉仪（VISAR）是激光驱动聚变实验中诊断冲击波速度的重要设备。由于采用了激光照明靶面的方式，所获得的速度条纹图中不可避免有激光散斑的干扰，严重影响动态条纹的质量。介绍了该系统的激光散斑形成原因和散斑对速度分析的影响，提出了一种频谱面滤波的方式去除高频散斑噪声的方法，并通过搭建散斑光路、合理设置滤波孔位置和大小，对该方法进行了验证。结果表明，该方法对影响条纹图的高频散斑噪声具有抑制作用，适合应用于成像型VISAR系统。
成像型任意反射面速度干涉仪（VISAR）是激光驱动聚变实验中诊断冲击波速度的重要设备。由于采用了激光照明靶面的方式，所获得的速度条纹图中不可避免有激光散斑的干扰，严重影响动态条纹的质量。介绍了该系统的激光散斑形成原因和散斑对速度分析的影响，提出了一种频谱面滤波的方式去除高频散斑噪声的方法，并通过搭建散斑光路、合理设置滤波孔位置和大小，对该方法进行了验证。结果表明，该方法对影响条纹图的高频散斑噪声具有抑制作用，适合应用于成像型VISAR系统。
2014, 26: 052002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052002
摘要:
围绕激光ICF研究中几keV 能点的动态成像诊断需求，提出了具有大视场、高空间分辨、高集光效率和谱分辨特性的新型KB-KBA混合型光学结构。该结构以子午方向上两块单层膜球面镜校正像差，实现大视场内的高空间分辨；在弧矢方向上用一块多层膜球面镜聚焦，以保证较高的集光效率和谱分辨能力。该结构克服了传统单层膜和周期膜KBA结构在几keV能点动态成像诊断中存在的集光效率低，强度不均匀和有效视场受限等不足。针对2.5 keV和4.3 keV两个能点，给出了光学初始结构和膜系的设计，建立了考虑膜系反射性质的光线追迹模型。模拟结果表明，该KB-KBA混合型结构在子午方向1.4 mm视场内空间分辨均优于5 m，有效集光效率优于210-7 sr，可以满足动态成像诊断的需求。
围绕激光ICF研究中几keV 能点的动态成像诊断需求，提出了具有大视场、高空间分辨、高集光效率和谱分辨特性的新型KB-KBA混合型光学结构。该结构以子午方向上两块单层膜球面镜校正像差，实现大视场内的高空间分辨；在弧矢方向上用一块多层膜球面镜聚焦，以保证较高的集光效率和谱分辨能力。该结构克服了传统单层膜和周期膜KBA结构在几keV能点动态成像诊断中存在的集光效率低，强度不均匀和有效视场受限等不足。针对2.5 keV和4.3 keV两个能点，给出了光学初始结构和膜系的设计，建立了考虑膜系反射性质的光线追迹模型。模拟结果表明，该KB-KBA混合型结构在子午方向1.4 mm视场内空间分辨均优于5 m，有效集光效率优于210-7 sr，可以满足动态成像诊断的需求。
2014, 26: 052003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052003
摘要:
通过组合长波通和短波通膜堆的方法，设计并制备了一种大入射角容差宽带薄膜偏振器。该薄膜为HfO2/SiO2结构，采用无离子束辅助的电子束蒸发工艺，蒸发金属铪和SiO2制得。对该膜的透射率光谱、激光损伤阈值和形貌进行了研究，结果显示其不仅在1044~1084 nm波段内都具有很高的对比度，而且在1064 nm波长、 53~60的入射角范围内具有很大的消光比和激光损伤阈值，且损伤特性基本不随入射角变化。该偏振器的P光损伤阈值约为20 J/cm2，损伤主要由基板与薄膜界面处的纳米级缺陷所引起；S光损伤阈值约为45 J/cm2，损伤主要由激光辐照下薄膜表面的等离子烧蚀现象引起。
通过组合长波通和短波通膜堆的方法，设计并制备了一种大入射角容差宽带薄膜偏振器。该薄膜为HfO2/SiO2结构，采用无离子束辅助的电子束蒸发工艺，蒸发金属铪和SiO2制得。对该膜的透射率光谱、激光损伤阈值和形貌进行了研究，结果显示其不仅在1044~1084 nm波段内都具有很高的对比度，而且在1064 nm波长、 53~60的入射角范围内具有很大的消光比和激光损伤阈值，且损伤特性基本不随入射角变化。该偏振器的P光损伤阈值约为20 J/cm2，损伤主要由基板与薄膜界面处的纳米级缺陷所引起；S光损伤阈值约为45 J/cm2，损伤主要由激光辐照下薄膜表面的等离子烧蚀现象引起。
2014, 26: 052004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052004
摘要:
提出一种基于几何光路追踪方法并可在流体模拟程序中实现在线计算的激光交叉束能量转移（CBET）耦合模型。借助由激光逆轫致吸收公式引入的泵浦激光功率密度在流体网格尺度上的计算公式，该模型可计算探针激光束中每根光线所携带的能量经过与泵浦激光场相互作用带来的损失（或增加），从而实现激光能量在束间的转移。反复迭代的计算方法解决了由于激光束间能量转移与光线历史相关并且束间强耦合带来的方程求解困难。模型很容易推广到多束激光束两两能量交换的情形，也可用于研究逆轫致吸收和激光等离子体相互作用等物理内容。
提出一种基于几何光路追踪方法并可在流体模拟程序中实现在线计算的激光交叉束能量转移（CBET）耦合模型。借助由激光逆轫致吸收公式引入的泵浦激光功率密度在流体网格尺度上的计算公式，该模型可计算探针激光束中每根光线所携带的能量经过与泵浦激光场相互作用带来的损失（或增加），从而实现激光能量在束间的转移。反复迭代的计算方法解决了由于激光束间能量转移与光线历史相关并且束间强耦合带来的方程求解困难。模型很容易推广到多束激光束两两能量交换的情形，也可用于研究逆轫致吸收和激光等离子体相互作用等物理内容。
2014, 26: 052005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052005
摘要:
研究了大口径非球面光学元件表面轮廓测量过程可视化，并设计、开发了基于双向链接边表的软件系统。提出一种改进的双向链接边表数据结构完成三维模型加载方法，建立数据结构及其相关图形元作为软件的基础层。计算非球面曲面方程获得表面轮廓的数据生成图形场景节点，并自动生成曲面测量轨迹。在非接触检测平台上进行测试，对测量数据进行平滑处理，拟合出测量获得的非球面面形，完成面形精度和表面粗糙度的评价。实验结果表明，该可视化系统技术路线正确高效、稳定性好，为非球面检测数据及其综合分析仿真提供直观的可视化平台。
研究了大口径非球面光学元件表面轮廓测量过程可视化，并设计、开发了基于双向链接边表的软件系统。提出一种改进的双向链接边表数据结构完成三维模型加载方法，建立数据结构及其相关图形元作为软件的基础层。计算非球面曲面方程获得表面轮廓的数据生成图形场景节点，并自动生成曲面测量轨迹。在非接触检测平台上进行测试，对测量数据进行平滑处理，拟合出测量获得的非球面面形，完成面形精度和表面粗糙度的评价。实验结果表明，该可视化系统技术路线正确高效、稳定性好，为非球面检测数据及其综合分析仿真提供直观的可视化平台。
2014, 26: 052006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052006
摘要:
分别对低于0.1 MPa的空气和氩气环境气体条件下的飞秒激光镍等离子体光谱进行了实验研究。结果表明，在两种环境气体中，激光镍等离子体光谱均表现为连续谱和原子线状谱的叠加。随着环境气压的降低，由于电子密度的下降，从而使得低压条件下的谱线比高压条件下的谱线具有更好的分辨特性。同时，谱线强度经历了由缓慢增强发展到迅速降低的演化过程。另外，还讨论了环境气体成分对谱线强度的影响。
分别对低于0.1 MPa的空气和氩气环境气体条件下的飞秒激光镍等离子体光谱进行了实验研究。结果表明，在两种环境气体中，激光镍等离子体光谱均表现为连续谱和原子线状谱的叠加。随着环境气压的降低，由于电子密度的下降，从而使得低压条件下的谱线比高压条件下的谱线具有更好的分辨特性。同时，谱线强度经历了由缓慢增强发展到迅速降低的演化过程。另外，还讨论了环境气体成分对谱线强度的影响。
2014, 26: 052007.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052007
摘要:
为获取超快光脉冲信号，提出了一种基于光电子脉冲准线性展宽的高时间分辨二维成像技术。利用高频时变电场的线性工作区加速光电子脉冲信号，通过优化阴极激励源的电参数，选择光电子进入加速区的时刻实现光电子脉冲的准线性展宽。利用曝光时间100 ps的门控选通微通道板在脉冲展宽模块的记录面进行选通曝光成像，实现高时间分辨的二维成像。为改善系统的空间分辨和成像畸变，添加轴向聚焦磁场解决电子漂移区中由电子空间电荷效应引起的时间和空间弥散，对于能量4 keV、出射角0.1的电子束，聚焦磁场的最佳强度为0.057 T，此时阴极中心位置的空间分辨可达5 lp/mm，阴极边缘位置空间分辨稍差。基于光电子脉冲准线性展宽技术，可将漂移距离50 cm，初始脉宽10 ps的电子脉冲展宽10倍，从而可将门控MCP探测器的时间分辨提高1个量级（即10 ps以内）。
为获取超快光脉冲信号，提出了一种基于光电子脉冲准线性展宽的高时间分辨二维成像技术。利用高频时变电场的线性工作区加速光电子脉冲信号，通过优化阴极激励源的电参数，选择光电子进入加速区的时刻实现光电子脉冲的准线性展宽。利用曝光时间100 ps的门控选通微通道板在脉冲展宽模块的记录面进行选通曝光成像，实现高时间分辨的二维成像。为改善系统的空间分辨和成像畸变，添加轴向聚焦磁场解决电子漂移区中由电子空间电荷效应引起的时间和空间弥散，对于能量4 keV、出射角0.1的电子束，聚焦磁场的最佳强度为0.057 T，此时阴极中心位置的空间分辨可达5 lp/mm，阴极边缘位置空间分辨稍差。基于光电子脉冲准线性展宽技术，可将漂移距离50 cm，初始脉宽10 ps的电子脉冲展宽10倍，从而可将门控MCP探测器的时间分辨提高1个量级（即10 ps以内）。
2014, 26: 052008.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052008
摘要:
以Cu作为代用材料，通过分解实验方法，研究了扩散连接各工艺条件对靶丸参数的影响关系，获得适宜的工艺参数（温度小于600 ℃，压强小于6 MPa，时间60 min）。据此，实际连接Cu半球并制备出Cu空心微球。采用白光干涉仪、扫描电子显微镜、微米X射线断层扫描机等仪器对样品进行测试，结果显示连接界面无明显缺陷，内表面粗糙度小于50 nm，内球面直径差值小于20 m，连接强度满足机械加工要求。
以Cu作为代用材料，通过分解实验方法，研究了扩散连接各工艺条件对靶丸参数的影响关系，获得适宜的工艺参数（温度小于600 ℃，压强小于6 MPa，时间60 min）。据此，实际连接Cu半球并制备出Cu空心微球。采用白光干涉仪、扫描电子显微镜、微米X射线断层扫描机等仪器对样品进行测试，结果显示连接界面无明显缺陷，内表面粗糙度小于50 nm，内球面直径差值小于20 m，连接强度满足机械加工要求。
2014, 26: 052009.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052009
摘要:
采用相界面跟踪（VOF）数值模拟方法，研究了轴流型微流控芯片中流速比、界面张力、粘度等对乳液粒子粒径的影响。模拟结果表明:乳液粒子粒径与流速比的对数存在线性关系，在一定范围内，当流速比增大时，粒径变小；当界面张力小于0.025 N/m时，乳液粒径随界面张力增大而增加，当界面张力超过0.03 N/m时，乳液粒径变化趋于平缓；分散相粘度对乳液粒径的影响甚微。以聚乙烯醇（PVA）水溶液为连续相，二乙烯基苯（DVB）溶液为分散相，采用自制的聚二甲基硅氧烷（PDMS）轴流型微流控芯进行了DVB乳液粒子成型实验研究，获得了0.5~3.0 mm的DVB乳液粒子。
采用相界面跟踪（VOF）数值模拟方法，研究了轴流型微流控芯片中流速比、界面张力、粘度等对乳液粒子粒径的影响。模拟结果表明:乳液粒子粒径与流速比的对数存在线性关系，在一定范围内，当流速比增大时，粒径变小；当界面张力小于0.025 N/m时，乳液粒径随界面张力增大而增加，当界面张力超过0.03 N/m时，乳液粒径变化趋于平缓；分散相粘度对乳液粒径的影响甚微。以聚乙烯醇（PVA）水溶液为连续相，二乙烯基苯（DVB）溶液为分散相，采用自制的聚二甲基硅氧烷（PDMS）轴流型微流控芯进行了DVB乳液粒子成型实验研究，获得了0.5~3.0 mm的DVB乳液粒子。
2014, 26: 052010.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052010
摘要:
使用分子动力学（MD）和巨正则蒙特卡罗（GCMC）的方法，对H2，D2，T2在溴化丁基橡胶（BIIR）中的扩散和溶解行为进行了计算模拟，运用自由体积理论探讨了气体分子在聚合物内的扩散机理，并得出气体的运动轨迹。结果表明：对氢及其同位素而言，质量越小，运动速度越快，扩散系数越大，溶解度系数比较接近，渗透系数的模拟值与实验值基本吻合，为提高材料的阻隔性能提供了一定理论基础，同时预测出硫化溴化丁基橡胶对氚水也有较好的阻隔性能。
使用分子动力学（MD）和巨正则蒙特卡罗（GCMC）的方法，对H2，D2，T2在溴化丁基橡胶（BIIR）中的扩散和溶解行为进行了计算模拟，运用自由体积理论探讨了气体分子在聚合物内的扩散机理，并得出气体的运动轨迹。结果表明：对氢及其同位素而言，质量越小，运动速度越快，扩散系数越大，溶解度系数比较接近，渗透系数的模拟值与实验值基本吻合，为提高材料的阻隔性能提供了一定理论基础，同时预测出硫化溴化丁基橡胶对氚水也有较好的阻隔性能。
2014, 26: 052011.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052011
摘要:
以聚碳硅烷（PCS）为原料，通过炉内成球技术制备SiC空心陶瓷微球，讨论辐照交联和高温碳化对SiC陶瓷微球化学成分、成键结构和表面特性的影响。结果表明，PCS在热处理过程中的失重率约为35%，其分解温度在400～800 ℃之间。微球经电子束辐照后会生成以SiCSi和SiOSi骨架结构为主的三维网络交联结构。碳化过程使SiCH3键，SiH键和CH键断裂，生成以SiC为主的无定形态SiC。辐照的均化作用使高温热处理碳化的微球能够维持完好的球壳结构，且具有更好的表面粗糙度和平整性。
以聚碳硅烷（PCS）为原料，通过炉内成球技术制备SiC空心陶瓷微球，讨论辐照交联和高温碳化对SiC陶瓷微球化学成分、成键结构和表面特性的影响。结果表明，PCS在热处理过程中的失重率约为35%，其分解温度在400～800 ℃之间。微球经电子束辐照后会生成以SiCSi和SiOSi骨架结构为主的三维网络交联结构。碳化过程使SiCH3键，SiH键和CH键断裂，生成以SiC为主的无定形态SiC。辐照的均化作用使高温热处理碳化的微球能够维持完好的球壳结构，且具有更好的表面粗糙度和平整性。
2014, 26: 052012.
doi: 10.11884/HPLPB201426.052012
摘要:
重点分析了非球面元件磁流变加工的动态稳定性影响因素。设计了非球面元件的自动装调定位系统，提高了装调精度。采用一种拟合光栅式加工的新方法来验证其效果，通过测量元件表面形成的直线沟壑深度、宽度波动比例来评价去除的动态稳定性。在400 mm400 mm口径的方形非球面元件上进行面形收敛验证实验，波长为632.8 nm时，加工后的透射波前误差PV值达到0.331，低频透射波前梯度误差GRMS值达到了0.008/cm。
重点分析了非球面元件磁流变加工的动态稳定性影响因素。设计了非球面元件的自动装调定位系统，提高了装调精度。采用一种拟合光栅式加工的新方法来验证其效果，通过测量元件表面形成的直线沟壑深度、宽度波动比例来评价去除的动态稳定性。在400 mm400 mm口径的方形非球面元件上进行面形收敛验证实验，波长为632.8 nm时，加工后的透射波前误差PV值达到0.331，低频透射波前梯度误差GRMS值达到了0.008/cm。
2014, 26: 053001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.053001
摘要:
基于相对论返波管振荡器,提出了一种小信号牵引相位控制的方法,通过外加小信号对振荡器起振过程的引导,实现对输出微波的相位控制。相比于传统的方法,该方法可以利用ns量级的脉冲在较宽的带宽和较低的注入功率下实现对高功率微波振荡器的相位控制。在X波段相对论返波管振荡器相位控制实验中,利用百kW级的小信号,实现了对GW级高功率微波的输出相位控制,相位抖动小于15。
基于相对论返波管振荡器,提出了一种小信号牵引相位控制的方法,通过外加小信号对振荡器起振过程的引导,实现对输出微波的相位控制。相比于传统的方法,该方法可以利用ns量级的脉冲在较宽的带宽和较低的注入功率下实现对高功率微波振荡器的相位控制。在X波段相对论返波管振荡器相位控制实验中,利用百kW级的小信号,实现了对GW级高功率微波的输出相位控制,相位抖动小于15。
2014, 26: 053002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.053002
摘要:
通过建立理论模型研究了波导窄边缝隙天线中缝隙随着波导宽边尺寸调节过程中其谐振电导的变化规律,包括缝隙的宽度、缝隙切入宽边的深度、波导壁厚等对谐振电导及谐振长度的影响。得到了较为准确的拟合公式,利用该公式计算得到的缝隙参数能够满足工程设计的需要。此外,还分析了缝隙辐射电场随波导宽边调节的变化情况。
通过建立理论模型研究了波导窄边缝隙天线中缝隙随着波导宽边尺寸调节过程中其谐振电导的变化规律,包括缝隙的宽度、缝隙切入宽边的深度、波导壁厚等对谐振电导及谐振长度的影响。得到了较为准确的拟合公式,利用该公式计算得到的缝隙参数能够满足工程设计的需要。此外,还分析了缝隙辐射电场随波导宽边调节的变化情况。
2014, 26: 053003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.053003
摘要:
基于光子学技术,设计了一种针对远程分布式微波信号接收的码元速率估计方案。首先,远程终端将接收的微波信号经电光调制器对连续激光源进行载波抑制双边带调制,生成携带微波信号的两个光边带信号；此光信号经光纤链路传输至中心站在光域滤除其中一个边带；其次,进行光电探测,通过分析电频谱的谐波实现微波信号码元速率估计。针对此方案,搭建仿真及实验系统装置：仿真成功地从60 GHz微波信号中提取出0.8 GBaud和6 GBaud的二进制伪随机码(PRBS)信号码元速率、从25 GHz微波信号中提取出3 GBaud的PRBS码元速率；实验成功地从25 GHz的微波信号中提取出3 GBaud和5 GBaud的PRBS码元速率。
基于光子学技术,设计了一种针对远程分布式微波信号接收的码元速率估计方案。首先,远程终端将接收的微波信号经电光调制器对连续激光源进行载波抑制双边带调制,生成携带微波信号的两个光边带信号；此光信号经光纤链路传输至中心站在光域滤除其中一个边带；其次,进行光电探测,通过分析电频谱的谐波实现微波信号码元速率估计。针对此方案,搭建仿真及实验系统装置：仿真成功地从60 GHz微波信号中提取出0.8 GBaud和6 GBaud的二进制伪随机码(PRBS)信号码元速率、从25 GHz微波信号中提取出3 GBaud的PRBS码元速率；实验成功地从25 GHz的微波信号中提取出3 GBaud和5 GBaud的PRBS码元速率。
2014, 26: 053101.
doi: 10.11884/HPLPB201426.053101
摘要:
采用与同类商业软件比对的方法，在THz折叠波导行波管算例中对自编NEPTUNE3D程序的有限电导率模块进行有效验证和确认，包括冷腔损耗与计及损耗的热腔增益。比对结果表明：冷腔损耗计算相对误差在3%～4%左右，计及损耗的热腔最佳增益相对误差及最佳工作电压漂移相对误差均在2%左右。通过不同软件、冷腔损耗与热腔增益的比对，验证了有限电导率模块正确性和可靠性。此外，还对加工因素导致结构参数变化对冷腔损耗特性影响，做了规律性讨论。
采用与同类商业软件比对的方法，在THz折叠波导行波管算例中对自编NEPTUNE3D程序的有限电导率模块进行有效验证和确认，包括冷腔损耗与计及损耗的热腔增益。比对结果表明：冷腔损耗计算相对误差在3%～4%左右，计及损耗的热腔最佳增益相对误差及最佳工作电压漂移相对误差均在2%左右。通过不同软件、冷腔损耗与热腔增益的比对，验证了有限电导率模块正确性和可靠性。此外，还对加工因素导致结构参数变化对冷腔损耗特性影响，做了规律性讨论。
2014, 26: 053102.
doi: 10.11884/HPLPB201426.053102
摘要:
介绍了制备某太赫兹频率真空辐射光栅的超厚胶光刻工艺，针对工艺中的难点(大厚度和高深宽比)展开了深入分析。实验分析了基片处理、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影等工艺过程对光刻的影响，通过优化工艺参数，解决了胶膜脱落、开裂，不同胶层间的结合，光栅沟槽间的光刻胶残留等问题，成功制备了厚度为700 m、深宽比为14的侧壁陡直、表面平整的双光栅结构胶膜。
介绍了制备某太赫兹频率真空辐射光栅的超厚胶光刻工艺，针对工艺中的难点(大厚度和高深宽比)展开了深入分析。实验分析了基片处理、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影等工艺过程对光刻的影响，通过优化工艺参数，解决了胶膜脱落、开裂，不同胶层间的结合，光栅沟槽间的光刻胶残留等问题，成功制备了厚度为700 m、深宽比为14的侧壁陡直、表面平整的双光栅结构胶膜。
2014, 26: 053201.
doi: 10.11884/HPLPB201426.053201
摘要:
亥姆霍兹线圈在产生数十T的准静态脉冲磁场的装置中得到广泛应用。以自行研制的一套用于磁压剪实验技术的脉冲磁场发生系统的亥姆霍兹线圈为研究对象,结合装置的电参数,利用有限元软件ANSYS对装置放电过程中线圈的热和力进行了仿真研究。研究结果表明,当装置在线圈中产生上升时间约1.34 ms、幅值14.37 kA的放电电流和10.7 T的磁场时,线圈中的最大温升约150 ℃,最大应力近0.5 GPa,铜导线中的最大应力约0.2 GPa,线圈导线变形位移小于0.05 mm。基于分析结果,在线圈制作时,选择绝缘层耐温超过200 ℃、抗拉强度0.5 GPa的铜导线作为线圈绕线,选择抗拉强度达5.8 GPa的柴龙纤维绕制在铜导线外层进行加固,并制作了相应结构的亥姆霍兹线圈对。利用该线圈对进行的放电实验测试结果表明,在满足设计指标的情况下,线圈对结实可靠,可重复使用。
亥姆霍兹线圈在产生数十T的准静态脉冲磁场的装置中得到广泛应用。以自行研制的一套用于磁压剪实验技术的脉冲磁场发生系统的亥姆霍兹线圈为研究对象,结合装置的电参数,利用有限元软件ANSYS对装置放电过程中线圈的热和力进行了仿真研究。研究结果表明,当装置在线圈中产生上升时间约1.34 ms、幅值14.37 kA的放电电流和10.7 T的磁场时,线圈中的最大温升约150 ℃,最大应力近0.5 GPa,铜导线中的最大应力约0.2 GPa,线圈导线变形位移小于0.05 mm。基于分析结果,在线圈制作时,选择绝缘层耐温超过200 ℃、抗拉强度0.5 GPa的铜导线作为线圈绕线,选择抗拉强度达5.8 GPa的柴龙纤维绕制在铜导线外层进行加固,并制作了相应结构的亥姆霍兹线圈对。利用该线圈对进行的放电实验测试结果表明,在满足设计指标的情况下,线圈对结实可靠,可重复使用。
2014, 26: 053202.
doi: 10.11884/HPLPB201426.053202
摘要:
提出了抛物方程的多重非均匀网格模型，以准确求解三维空间存在多辐射源的电波传播问题。通过对不同辐射源建立不同的坐标系，并对其仿真空间采用不同的非均匀网格划分，构建了抛物方程的多重非均匀网格模型。在此基础上，实现了三维多辐射源问题的并行计算。实例仿真了空间存在四个辐射源的电波传播特性。结果表明，抛物方程的多重非均匀网格模型能够准确求解多源的空间电磁场分布特性，且在该算例中，并行技术使得抛物方程的计算速度提升了2.41倍，极大地提高了抛物方程对三维多源问题的求解效率。
提出了抛物方程的多重非均匀网格模型，以准确求解三维空间存在多辐射源的电波传播问题。通过对不同辐射源建立不同的坐标系，并对其仿真空间采用不同的非均匀网格划分，构建了抛物方程的多重非均匀网格模型。在此基础上，实现了三维多辐射源问题的并行计算。实例仿真了空间存在四个辐射源的电波传播特性。结果表明，抛物方程的多重非均匀网格模型能够准确求解多源的空间电磁场分布特性，且在该算例中，并行技术使得抛物方程的计算速度提升了2.41倍，极大地提高了抛物方程对三维多源问题的求解效率。
2014, 26: 053203.
doi: 10.11884/HPLPB201426.053203
摘要:
利用实验室自主开发的二维半导体器件-电路联合仿真器对RS触发器在核电磁脉冲注入下的烧毁情况进行研究，发现烧毁发生在RS触发器内n沟道增强型MOSFET栅极和漏极之间的沟道内。RS触发器烧毁的功率阈值随着脉冲宽度的增加而降低，当脉冲宽度大于80 ns后阈值变化很小。根据仿真结果，通过热传导方程对RS触发器的烧毁情况进行建模，得到了不同脉冲宽度核电磁脉冲注入下RS触发器烧毁功率阈值的理论模型，仿真结果证明了理论模型的正确性。
利用实验室自主开发的二维半导体器件-电路联合仿真器对RS触发器在核电磁脉冲注入下的烧毁情况进行研究，发现烧毁发生在RS触发器内n沟道增强型MOSFET栅极和漏极之间的沟道内。RS触发器烧毁的功率阈值随着脉冲宽度的增加而降低，当脉冲宽度大于80 ns后阈值变化很小。根据仿真结果，通过热传导方程对RS触发器的烧毁情况进行建模，得到了不同脉冲宽度核电磁脉冲注入下RS触发器烧毁功率阈值的理论模型，仿真结果证明了理论模型的正确性。
2014, 26: 054001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.054001
摘要:
为了将氘化液闪探测器(BC537)测量的反冲电子谱转换为射线能谱, 利用标准点源对BC537探测器的响应进行了测量并运用基于蒙特卡罗方法的Geant4程序计算了BC537探测器探测射线的响应函数。讨论了探测器建模中有无铝壳和入射射线束流半径对探测效率和响应函数的影响。对比模拟和实验测量的反冲电子谱, 两者符合较好。利用模拟的响应函数和实验测量标准源Cs-137和Co-60以及Am-Be源在BC537探测器中的反冲电子谱, 经迭代法解谱得到了对应的标准射线能谱, 验证了模拟参数的合理性以及该响应函数的实用性。
为了将氘化液闪探测器(BC537)测量的反冲电子谱转换为射线能谱, 利用标准点源对BC537探测器的响应进行了测量并运用基于蒙特卡罗方法的Geant4程序计算了BC537探测器探测射线的响应函数。讨论了探测器建模中有无铝壳和入射射线束流半径对探测效率和响应函数的影响。对比模拟和实验测量的反冲电子谱, 两者符合较好。利用模拟的响应函数和实验测量标准源Cs-137和Co-60以及Am-Be源在BC537探测器中的反冲电子谱, 经迭代法解谱得到了对应的标准射线能谱, 验证了模拟参数的合理性以及该响应函数的实用性。
2014, 26: 054002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.054002
摘要:
为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜，研究了Mo2C/B4C，Mo/B4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo2C,B4C单层膜,周期厚度为3.5 nm，30对的Mo2C/B4周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形，计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo2C/B4C多层膜压应力要远小于Mo/B4C多层膜，且成膜质量与Mo/B4C相当。因此Mo2C/B4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。C,Mo/B4C
为制备硼边附近6.7 nm波长的极紫外高反射率多层膜反射镜，研究了Mo2C/B4C，Mo/B4C周期多层膜,重点解决薄膜应力难题。采用直流磁控溅射技术制备了膜层厚度为30 nm的Mo,Mo2C,B4C单层膜,周期厚度为3.5 nm，30对的Mo2C/B4周期多层膜。利用台阶仪测试了镀膜前后基底面形，计算并比较了不同薄膜样品的应力值。结果表明Mo2C/B4C多层膜压应力要远小于Mo/B4C多层膜，且成膜质量与Mo/B4C相当。因此Mo2C/B4C是应用于6.7 nm反射镜较好的多层膜材料组合。C,Mo/B4C
2014, 26: 054004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.054004
摘要:
为了揭示微空心阴极放电的放电机理，利用流体模型研究了矩形微空心阴极放电的时间和空间分布特性。在氩气环境下计算得到了压强为1.3104Pa时电流、电势、电场、电子和离子密度等随时间的发展变化。结果表明，整个放电过程分为四个阶段，即预放电阶段、电场由轴向向径向转换阶段、电流缓慢增长向空心阴极效应过渡阶段和稳态放电阶段。稳态放电时出现明显的空心阴极效应，阴极位降区存在很高的径向电场和较高的电子平均能量，而负辉区径向电场很弱，电子平均能量较低，电子和离子密度峰值出现在负辉区，二者数值基本相等，而在阴极位降区离子密度远高于电子密度。
为了揭示微空心阴极放电的放电机理，利用流体模型研究了矩形微空心阴极放电的时间和空间分布特性。在氩气环境下计算得到了压强为1.3104Pa时电流、电势、电场、电子和离子密度等随时间的发展变化。结果表明，整个放电过程分为四个阶段，即预放电阶段、电场由轴向向径向转换阶段、电流缓慢增长向空心阴极效应过渡阶段和稳态放电阶段。稳态放电时出现明显的空心阴极效应，阴极位降区存在很高的径向电场和较高的电子平均能量，而负辉区径向电场很弱，电子平均能量较低，电子和离子密度峰值出现在负辉区，二者数值基本相等，而在阴极位降区离子密度远高于电子密度。
2014, 26: 054003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.054003
摘要:
针对中子散射成像建立了一种快速反投影重建方法，这种方法首先根据每一个散射事件确定粒子可能所在的空间范围，然后该空间范围中进行重建，大大减少了重建的运行时间。应用所建立的方法对模拟的成像数据进行处理，结果表明：重建源与实际源的位向一致,对1000个散射数据进行处理，用时约3 s；对5探测单元成像得到的模拟数据处理，得到重建后点源的位向分辨为8.0；重建源的位向分辨不随设定重建平面的位置而改变，但重建平面距探测平面越近，重建速度越快；当重建平面达到一定尺寸时，继续增加大重建平面尺寸，重建的运行时间增加不明显，该方法在大视场空间探测成像应用中，具有较高的重建效率。
针对中子散射成像建立了一种快速反投影重建方法，这种方法首先根据每一个散射事件确定粒子可能所在的空间范围，然后该空间范围中进行重建，大大减少了重建的运行时间。应用所建立的方法对模拟的成像数据进行处理，结果表明：重建源与实际源的位向一致,对1000个散射数据进行处理，用时约3 s；对5探测单元成像得到的模拟数据处理，得到重建后点源的位向分辨为8.0；重建源的位向分辨不随设定重建平面的位置而改变，但重建平面距探测平面越近，重建速度越快；当重建平面达到一定尺寸时，继续增加大重建平面尺寸，重建的运行时间增加不明显，该方法在大视场空间探测成像应用中，具有较高的重建效率。
2014, 26: 055001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.055001
摘要:
对折叠型同轴螺旋脉冲调制器开展了研究，该调制器将螺旋线与折叠线两种产生长脉冲的技术相结合，使得调制器结构更为紧凑。利用求解电报方程的方法，对调制器负载电压进行了解析求解，利用PSpice软件进行了仿真研究。最后在高压情况下开展了实验研究，开关导通电压720 kV时，在负载上得到了电压360 kV，电流24 kA，脉宽264 ns的高压脉冲，装置设计达到了预定指标要求。
对折叠型同轴螺旋脉冲调制器开展了研究，该调制器将螺旋线与折叠线两种产生长脉冲的技术相结合，使得调制器结构更为紧凑。利用求解电报方程的方法，对调制器负载电压进行了解析求解，利用PSpice软件进行了仿真研究。最后在高压情况下开展了实验研究，开关导通电压720 kV时，在负载上得到了电压360 kV，电流24 kA，脉宽264 ns的高压脉冲，装置设计达到了预定指标要求。
2014, 26: 055002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.055002
摘要:
基于电路理论，建立了多级感应线圈炮数学机电控制模型；分析了电枢受力的影响因素，结果表明，电枢受力决定于驱动线圈和电枢的电流大小和它们之间的互感梯度。总结了多级同步感应线圈炮设计原则，根据设计原则，提出了感应线圈炮的最优发射控制策略，并从理论上证明其可行性，最后以10级线圈炮为例，归纳了多级感应线圈炮的触发公式，并进行了实验验证，其结果表明，通过修正触发公式，仿真结果与测量值吻合较好。
基于电路理论，建立了多级感应线圈炮数学机电控制模型；分析了电枢受力的影响因素，结果表明，电枢受力决定于驱动线圈和电枢的电流大小和它们之间的互感梯度。总结了多级同步感应线圈炮设计原则，根据设计原则，提出了感应线圈炮的最优发射控制策略，并从理论上证明其可行性，最后以10级线圈炮为例，归纳了多级感应线圈炮的触发公式，并进行了实验验证，其结果表明，通过修正触发公式，仿真结果与测量值吻合较好。
2014, 26: 055003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.055003
摘要:
利用强光一号装置开展了排宽度6~24 mm、丝根数10~34、不同参数的单排平面型铝丝阵Z箍缩实验研究,重点研究了不同负载参数下平面型丝阵Z箍缩内爆、辐射特性随负载参数的变化规律。结果表明：平面型丝阵负载内爆过程存在先驱等离子体柱、拖尾质量等,并伴随着R-T不稳定性；在滞止后期等离子体箍缩柱受扭曲不稳定性影响明显；不同参数负载聚爆时间取决于线质量与排宽度平方的乘积值；以辐射能衡量的最优化值应位于200~400 gcm之间,在相同值下丝间距应选择在1 mm以下为宜。实验获得的平面型铝丝阵最大X射线辐射能量22 kJ,峰值功率630 GW,最大K层辐射能量3.9 kJ,K层辐射功率158 GW。
利用强光一号装置开展了排宽度6~24 mm、丝根数10~34、不同参数的单排平面型铝丝阵Z箍缩实验研究,重点研究了不同负载参数下平面型丝阵Z箍缩内爆、辐射特性随负载参数的变化规律。结果表明：平面型丝阵负载内爆过程存在先驱等离子体柱、拖尾质量等,并伴随着R-T不稳定性；在滞止后期等离子体箍缩柱受扭曲不稳定性影响明显；不同参数负载聚爆时间取决于线质量与排宽度平方的乘积值；以辐射能衡量的最优化值应位于200~400 gcm之间,在相同值下丝间距应选择在1 mm以下为宜。实验获得的平面型铝丝阵最大X射线辐射能量22 kJ,峰值功率630 GW,最大K层辐射能量3.9 kJ,K层辐射功率158 GW。
2014, 26: 055004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.055004
摘要:
在电真空器件的制造过程中，不规则零件的镀镍是关键步骤之一。采用阴极移动技术在不规则零件表面沉积了镀镍层。利用X射线荧光仪、激光共聚扫描显微镜、弯曲阴极法研究了阴极移动对镀层沉积率、表面形貌、孔隙率和内应力等的影响。结果表明：当阴极移动速率在1.5 m/min以上时,可以明显降低不规则零件的针孔现象，但无法完全消除；阴极移动不会影响不规则零件的电沉积速率，但会使镀层的结晶颗粒变大，导致零件表面粗糙度增大；阴极移动可以显著地降低镀层的孔隙率和镀层的内应力，但是与移动的速率关系不大。
在电真空器件的制造过程中，不规则零件的镀镍是关键步骤之一。采用阴极移动技术在不规则零件表面沉积了镀镍层。利用X射线荧光仪、激光共聚扫描显微镜、弯曲阴极法研究了阴极移动对镀层沉积率、表面形貌、孔隙率和内应力等的影响。结果表明：当阴极移动速率在1.5 m/min以上时,可以明显降低不规则零件的针孔现象，但无法完全消除；阴极移动不会影响不规则零件的电沉积速率，但会使镀层的结晶颗粒变大，导致零件表面粗糙度增大；阴极移动可以显著地降低镀层的孔隙率和镀层的内应力，但是与移动的速率关系不大。
2014, 26: 055005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.055005
摘要:
介绍了一种基于Marx发生器原理设计的快前沿紧凑型X光机，采用Marx发生器直接驱动X射线管的线路设计，封装在一个直径约为15 cm、长约1.2 m的不锈钢圆筒内。Marx发生器设计为15级单极性同轴结构，利用锐化开关与屏蔽外筒间的杂散电容来减小脉冲前沿，同时采用紧凑低电感设计来获得窄脉冲的输出。Marx发生器最大储能90 J，在充电电压为30 kV的情况下，75 负载上获得了前沿10 ns、脉宽40 ns、幅度360 kV的高压脉冲。实验结果表明X光机设计合理，实现了设备小型化目标，获得了快前沿高幅度的高压脉冲。研制的X光机的主要的参数为：脉宽35 ns；0.3 m处剂量约2.5810-5C/kg；焦斑2 mm。
介绍了一种基于Marx发生器原理设计的快前沿紧凑型X光机，采用Marx发生器直接驱动X射线管的线路设计，封装在一个直径约为15 cm、长约1.2 m的不锈钢圆筒内。Marx发生器设计为15级单极性同轴结构，利用锐化开关与屏蔽外筒间的杂散电容来减小脉冲前沿，同时采用紧凑低电感设计来获得窄脉冲的输出。Marx发生器最大储能90 J，在充电电压为30 kV的情况下，75 负载上获得了前沿10 ns、脉宽40 ns、幅度360 kV的高压脉冲。实验结果表明X光机设计合理，实现了设备小型化目标，获得了快前沿高幅度的高压脉冲。研制的X光机的主要的参数为：脉宽35 ns；0.3 m处剂量约2.5810-5C/kg；焦斑2 mm。
2014, 26: 055101.
doi: 10.11884/HPLPB201426.055101
摘要:
为了精确测量短寿命原子核质量，提出了在强流重离子加速器装置（HIAF）上建造高精度环形质量谱仪SRing。SRing长188.7 m，最大设计磁刚度为13 Tm，主要由磁聚焦结构、注入系统、引出系统、随机冷却以及探测系统等组成。SRing将运行在等时性模式和收集模式下用于短寿命原子核质量的精确测量和放射性次级束流收集并纯化。详细介绍了SRing的线性光学设计，并给出两种模式下的光学设计、注入及引出系统的设计等，设计参数优化完毕后，机器测量精度有望提高到106。
为了精确测量短寿命原子核质量，提出了在强流重离子加速器装置（HIAF）上建造高精度环形质量谱仪SRing。SRing长188.7 m，最大设计磁刚度为13 Tm，主要由磁聚焦结构、注入系统、引出系统、随机冷却以及探测系统等组成。SRing将运行在等时性模式和收集模式下用于短寿命原子核质量的精确测量和放射性次级束流收集并纯化。详细介绍了SRing的线性光学设计，并给出两种模式下的光学设计、注入及引出系统的设计等，设计参数优化完毕后，机器测量精度有望提高到106。
2014, 26: 055102.
doi: 10.11884/HPLPB201426.055102
摘要:
强流质子源及低能传输线是加速器驱动次临界系统（ADS）项目注入器的重要组成部分，为了保证其工作效率设计了一种基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构的远程控制系统。根据被控设备硬件接口的特点及控制需求分别采用可编程控制器(PLC)和串口服务器等作为控制部件，在主控机中使用LabVIEW编程实现了对系统内所有设备的监控，并借助于DSC模块把设备状态和参数等以过程变量的形式进行网络发布。设计的控制系统具有结构简单、工作可靠的特点，已经在系统调试中发挥了重要作用。
强流质子源及低能传输线是加速器驱动次临界系统（ADS）项目注入器的重要组成部分，为了保证其工作效率设计了一种基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构的远程控制系统。根据被控设备硬件接口的特点及控制需求分别采用可编程控制器(PLC)和串口服务器等作为控制部件，在主控机中使用LabVIEW编程实现了对系统内所有设备的监控，并借助于DSC模块把设备状态和参数等以过程变量的形式进行网络发布。设计的控制系统具有结构简单、工作可靠的特点，已经在系统调试中发挥了重要作用。
2014, 26: 059001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.059001
摘要:
为改进传统工业CT图像弱边缘检测效果及速度不佳问题,研究了基于分步式模糊推理法与改进解模糊算法的CT图像弱边缘检测方法。选取了相关度、一致性测度、梯度作为模糊化特征,推理过程中相对于整体推理法,采用了Mandani推理法依据简化的推理规则表进行分步模糊推理,在解模糊过程中依据隶属度函数图像提出改进解模糊方法。通过实验验证得出分步推理法对CT图像弱边缘的检测效果更好。在保证解模糊精度的前提下,采用重心法改进的解模糊法,相对传统方法计算速度有了很大提高。
为改进传统工业CT图像弱边缘检测效果及速度不佳问题,研究了基于分步式模糊推理法与改进解模糊算法的CT图像弱边缘检测方法。选取了相关度、一致性测度、梯度作为模糊化特征,推理过程中相对于整体推理法,采用了Mandani推理法依据简化的推理规则表进行分步模糊推理,在解模糊过程中依据隶属度函数图像提出改进解模糊方法。通过实验验证得出分步推理法对CT图像弱边缘的检测效果更好。在保证解模糊精度的前提下,采用重心法改进的解模糊法,相对传统方法计算速度有了很大提高。
2014, 26: 059002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.059002
摘要:
为应对日益增长的恐怖活动, 研制了基于伴随粒子的中子飞行时间技术的隐藏爆炸物安全检测仪。介绍了该安检仪检测的工作原理，详细阐述了安检仪的伴随粒子探测器的DT中子管、屏蔽系统、支撑平台、阵列探测器、信号获取和处理系统、数据库、传输装置及外壳的研制过程。利用研制的安检仪对常用炸药和化学战剂进行了检测，结果表明该安检仪可以满足实际应用的需求。该仪器不仅可以用于安检通道内的爆炸物检测，通过训练也可以用于毒品和危化品的检测。
为应对日益增长的恐怖活动, 研制了基于伴随粒子的中子飞行时间技术的隐藏爆炸物安全检测仪。介绍了该安检仪检测的工作原理，详细阐述了安检仪的伴随粒子探测器的DT中子管、屏蔽系统、支撑平台、阵列探测器、信号获取和处理系统、数据库、传输装置及外壳的研制过程。利用研制的安检仪对常用炸药和化学战剂进行了检测，结果表明该安检仪可以满足实际应用的需求。该仪器不仅可以用于安检通道内的爆炸物检测，通过训练也可以用于毒品和危化品的检测。
2014, 26: 059003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.059003
摘要:
通过脉冲激光器(Nd-YAG)在AZ91D镁合金基底上熔覆Al+SiC粉体。采用扫描电子显微镜、能量色散谱（EDS）和X-射线衍射测定分析熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成。研究表明：Al+SiC涂层主要由SiC，b-Mg17Al12及Mg和Al相组成，激光熔覆层与镁合金基底表现出良好的冶金结合。所有样品都具有树枝状结构，且随着SiC质量分数的增大，树枝状和胞状结构的间隔变得更大。熔覆涂层的表面硬度高于基底，并且随着熔覆层中的SiC质量分数的增加而增大，SiC质量分数为40%的熔覆层具有最大的显微硬度，达到180 HV，然而质量分数为10%的熔覆层硬度为136 HV。销盘滑动磨损试验表明，复合涂层中的SiC颗粒和原位合成的Mg17Al12相显著提高了AZ91D镁合金的耐磨损性，其中,SiC质量分数从10%增加到30%过程中磨损体积损失逐渐减少，SiC质量分数在20%～30%时熔覆层具有最好的耐磨性。
通过脉冲激光器(Nd-YAG)在AZ91D镁合金基底上熔覆Al+SiC粉体。采用扫描电子显微镜、能量色散谱（EDS）和X-射线衍射测定分析熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成。研究表明：Al+SiC涂层主要由SiC，b-Mg17Al12及Mg和Al相组成，激光熔覆层与镁合金基底表现出良好的冶金结合。所有样品都具有树枝状结构，且随着SiC质量分数的增大，树枝状和胞状结构的间隔变得更大。熔覆涂层的表面硬度高于基底，并且随着熔覆层中的SiC质量分数的增加而增大，SiC质量分数为40%的熔覆层具有最大的显微硬度，达到180 HV，然而质量分数为10%的熔覆层硬度为136 HV。销盘滑动磨损试验表明，复合涂层中的SiC颗粒和原位合成的Mg17Al12相显著提高了AZ91D镁合金的耐磨损性，其中,SiC质量分数从10%增加到30%过程中磨损体积损失逐渐减少，SiC质量分数在20%～30%时熔覆层具有最好的耐磨性。
2014, 26: 059004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.059004
摘要:
为了去除X射线工业CT图像中的杯状伪影，提高CT图像的识别能力和量化分析精度，提出一种基于分度投影和权函数的射束硬化校正方法。首先分析得出杯状伪影主要是由X射线连续谱穿过被测物体过程中出现的射束硬化所导致。然后扫描阶梯模型，采集不同厚度下的投影数据并求出线衰减系数，通过拟合曲线，得到硬化模型函数和权函数校正模型函数，并确定权函数。接着，扫描被测圆柱形工件，采集不同分度下的投影数据。最后，针对每一个分度投影数据，采用权函数与当前分度投影数据乘积的方法进行硬化校正。对含有杯状伪影的实际CT图像进行了校正实验，结果表明，与多项式拟合法相比，该方法校正后的灰度图像没有放大噪声，且信噪比提高3.29%，有效地消除了杯状伪影，同时较好地保留了图像边界细节。
为了去除X射线工业CT图像中的杯状伪影，提高CT图像的识别能力和量化分析精度，提出一种基于分度投影和权函数的射束硬化校正方法。首先分析得出杯状伪影主要是由X射线连续谱穿过被测物体过程中出现的射束硬化所导致。然后扫描阶梯模型，采集不同厚度下的投影数据并求出线衰减系数，通过拟合曲线，得到硬化模型函数和权函数校正模型函数，并确定权函数。接着，扫描被测圆柱形工件，采集不同分度下的投影数据。最后，针对每一个分度投影数据，采用权函数与当前分度投影数据乘积的方法进行硬化校正。对含有杯状伪影的实际CT图像进行了校正实验，结果表明，与多项式拟合法相比，该方法校正后的灰度图像没有放大噪声，且信噪比提高3.29%，有效地消除了杯状伪影，同时较好地保留了图像边界细节。
2014, 26: 059005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.059005
摘要:
为了提高12CrNi3A钢渗碳层质量及其抗磨损性能，提出了激光冲击与渗碳不同顺序复合的工艺方法。球磨实验结果表明，相比渗碳处理，激光冲击后渗碳试样的比磨损率降低了51%，而渗碳后激光冲击强化试样的比磨损率降低了13%，说明激光冲击后渗碳的复合工艺能更好地改善抗磨损性能。在摩擦系数差别不大的情况下，抗磨损性能的提升与显微硬度提高、微观组织变化有关，从这两方面讨论抗磨损性能提升的机理。研究表明:激光冲击强化可促进渗碳的过程，强化后渗碳形成的渗碳层结构致密，大量细小碳化物形成，固溶强化、第二相强化作用增强，显微硬度增大，从而提高抗磨损性能；而渗碳后激光冲击强化只使渗层表面发生了形变强化，与渗碳工艺相比，显微硬度略有提高，抗磨损性能提高有限。
为了提高12CrNi3A钢渗碳层质量及其抗磨损性能，提出了激光冲击与渗碳不同顺序复合的工艺方法。球磨实验结果表明，相比渗碳处理，激光冲击后渗碳试样的比磨损率降低了51%，而渗碳后激光冲击强化试样的比磨损率降低了13%，说明激光冲击后渗碳的复合工艺能更好地改善抗磨损性能。在摩擦系数差别不大的情况下，抗磨损性能的提升与显微硬度提高、微观组织变化有关，从这两方面讨论抗磨损性能提升的机理。研究表明:激光冲击强化可促进渗碳的过程，强化后渗碳形成的渗碳层结构致密，大量细小碳化物形成，固溶强化、第二相强化作用增强，显微硬度增大，从而提高抗磨损性能；而渗碳后激光冲击强化只使渗层表面发生了形变强化，与渗碳工艺相比，显微硬度略有提高，抗磨损性能提高有限。
2014, 26: 059006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.059006
摘要:
由CT切片数据重建得到的三角网格模型常存在数据量大、狭长三角形多等问题，针对这些问题，研究了一种保持特征的高质量三角网格模型的简化优化方法。该方法分为网格简化和网格优化两个阶段。首先，采用基于曲面变化的二次误差度量计算边折叠代价，并按代价值的大小进行迭代的折叠简化，可较好地保持模型表面的特征；其次，通过二阶加权伞算子对简化模型中局部存在的狭长三角形进行优化处理，改善三角网格模型的质量。实验结果表明，该方法能够较好地保持特征区域的细节信息，并可靠地生成高质量、低几何误差的简化模型。
由CT切片数据重建得到的三角网格模型常存在数据量大、狭长三角形多等问题，针对这些问题，研究了一种保持特征的高质量三角网格模型的简化优化方法。该方法分为网格简化和网格优化两个阶段。首先，采用基于曲面变化的二次误差度量计算边折叠代价，并按代价值的大小进行迭代的折叠简化，可较好地保持模型表面的特征；其次，通过二阶加权伞算子对简化模型中局部存在的狭长三角形进行优化处理，改善三角网格模型的质量。实验结果表明，该方法能够较好地保持特征区域的细节信息，并可靠地生成高质量、低几何误差的简化模型。
