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RSS2014年 26卷 第09期
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2014, 26: 090201.
doi: 10.11884/HPLPB201426.090201
摘要:
中国工程物理研究院提出的Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆(Z-FFR)概念,采用Z箍缩热核聚变产生的大量中子驱动次临界裂变堆而释放能量,集成了局部整体点火聚变靶、先进次临界能源堆等创新概念,在安全、经济、持久和环境友好等方面具有优良的品质,有望成为有效应对未来能源危机和环境气候问题的千年能源。简要回顾了国内外Z箍缩聚变能源(Z-IFE)的相关研究进展,介绍了中国工程物理研究院在Z-FFR方向的总体概念研究情况,从驱动器、聚变靶设计和次临界裂变堆三方面阐述了此能源系统的原理结构和运行特点,对其经济性进行了评估,同时提出了未来Z-FFR的发展路线图设想。
中国工程物理研究院提出的Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆(Z-FFR)概念,采用Z箍缩热核聚变产生的大量中子驱动次临界裂变堆而释放能量,集成了局部整体点火聚变靶、先进次临界能源堆等创新概念,在安全、经济、持久和环境友好等方面具有优良的品质,有望成为有效应对未来能源危机和环境气候问题的千年能源。简要回顾了国内外Z箍缩聚变能源(Z-IFE)的相关研究进展,介绍了中国工程物理研究院在Z-FFR方向的总体概念研究情况,从驱动器、聚变靶设计和次临界裂变堆三方面阐述了此能源系统的原理结构和运行特点,对其经济性进行了评估,同时提出了未来Z-FFR的发展路线图设想。
2014, 26: 091001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091001
摘要:
报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940 nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14 mJ,重复频率10 Hz,泵浦脉宽5 ms时,获得了单脉冲能量480 J,脉宽5 ns,峰值功率大于20 kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。
报道了一种主要应用于激光测距的微型化激光二极管泵浦Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃被动调Q激光器。采用中心波长940 nm的二极管作为泵浦源,Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃作为增益介质,Co2+:MgAl2O4作为被动调Q晶体,通过优化增益介质和被动调Q晶体参数,获得了最佳的增益介质长度和被动调Q晶体初始透过率。当泵浦能量14 mJ,重复频率10 Hz,泵浦脉宽5 ms时,获得了单脉冲能量480 J,脉宽5 ns,峰值功率大于20 kW的激光输出,激光光束质量因子为1.2。
2014, 26: 091002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091002
摘要:
采用时分复用技术在输出80 MHz重复频率光纤锁模激光器的基础上,实现了重复频率倍增,获得了160 MHz的高重复频率输出。理论和实验研究了高重复频率短脉冲在大模面积掺Yb3+光纤中的放大特性,实验上获得了输出平均功率105 W,脉冲宽度12.4 ps,重复频率160 MHz的高重复频率短脉冲光纤激光系统。
采用时分复用技术在输出80 MHz重复频率光纤锁模激光器的基础上,实现了重复频率倍增,获得了160 MHz的高重复频率输出。理论和实验研究了高重复频率短脉冲在大模面积掺Yb3+光纤中的放大特性,实验上获得了输出平均功率105 W,脉冲宽度12.4 ps,重复频率160 MHz的高重复频率短脉冲光纤激光系统。
2014, 26: 091003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091003
摘要:
激光束近场光强分布是影响激光束特性的重要参数之一，为了使目前激光束近场光强分布的评价更加合理和科学化，对CCD直接测量法和漫反射屏测量法两种测量方法进行了研究，并分析了材料不同的漫反射屏对测量结果的影响。研究结果表明，漫反射屏材料的不同对测量结果有较大影响，并且漫反射屏测量法存在的散斑对测量结果影响也较大。两种测量方法比较表明CCD直接测量法测得结果更加客观，与真实值更加接近。
激光束近场光强分布是影响激光束特性的重要参数之一，为了使目前激光束近场光强分布的评价更加合理和科学化，对CCD直接测量法和漫反射屏测量法两种测量方法进行了研究，并分析了材料不同的漫反射屏对测量结果的影响。研究结果表明，漫反射屏材料的不同对测量结果有较大影响，并且漫反射屏测量法存在的散斑对测量结果影响也较大。两种测量方法比较表明CCD直接测量法测得结果更加客观，与真实值更加接近。
2014, 26: 091004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091004
摘要:
针对低对比度、低信噪比等复杂环境下运动目标检测失检率较高的问题，提出了基于稳定性主成分寻踪的运动目标偏振成像检测方法。首先将预处理后的连续帧偏振图像组合成一个矩阵，依据帧间图像信息相关性，建立了稳定性主成分寻踪数学模型，将该矩阵分解成低秩、稀疏，噪声三部分，其中稀疏矩阵包含了帧间目标信息；再以低秩矩阵核范数与稀疏矩阵1范数的和为目标函数，利用增广拉格朗日乘子法求得目标函数值最小时的稀疏矩阵；最后采用马尔科夫随机场滤除稀疏矩阵中的噪声。实验结果表明，该方法对复杂环境有很好的适应能力，且检测准确率优于其他算法。
针对低对比度、低信噪比等复杂环境下运动目标检测失检率较高的问题，提出了基于稳定性主成分寻踪的运动目标偏振成像检测方法。首先将预处理后的连续帧偏振图像组合成一个矩阵，依据帧间图像信息相关性，建立了稳定性主成分寻踪数学模型，将该矩阵分解成低秩、稀疏，噪声三部分，其中稀疏矩阵包含了帧间目标信息；再以低秩矩阵核范数与稀疏矩阵1范数的和为目标函数，利用增广拉格朗日乘子法求得目标函数值最小时的稀疏矩阵；最后采用马尔科夫随机场滤除稀疏矩阵中的噪声。实验结果表明，该方法对复杂环境有很好的适应能力，且检测准确率优于其他算法。
2014, 26: 091005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091005
摘要:
基于非Fourier热传导方程，采用波函数展开法，对含双球形孔洞缺陷的半无限体材料内部的热波散射与温度分布进行了研究，给出了材料内部任一点温度的解析解和表面温度分布的数值计算结果。分析了孔洞的几何参数和物理参数对金属材料表面温度分布的影响。结果表明：相对热扩散长度、入射波波数和埋藏深度对表面温度分布的影响比较大，当孔洞间距较大时，可以忽略孔洞之间的热波散射。
基于非Fourier热传导方程，采用波函数展开法，对含双球形孔洞缺陷的半无限体材料内部的热波散射与温度分布进行了研究，给出了材料内部任一点温度的解析解和表面温度分布的数值计算结果。分析了孔洞的几何参数和物理参数对金属材料表面温度分布的影响。结果表明：相对热扩散长度、入射波波数和埋藏深度对表面温度分布的影响比较大，当孔洞间距较大时，可以忽略孔洞之间的热波散射。
2014, 26: 091006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091006
摘要:
利用激光系统组件化仿真软件构建了光束控制系统的组件化仿真框架，对几何/波动光学传输、光束定向器机架与其内部光学元件的耦合运动进行了仿真,提出了目标脱靶量数据和传感器图像自动更新、光束定向器机架与其内部多块快速倾斜镜控制驱动量自动解耦的数值仿真新方法,并在动态跟踪控制可视化过程中完成了光束定向器机架、多块快速倾斜镜驱动控制以及光学传输成像的仿真，满足了光束控制系统建模仿真的普适性、灵活性、易用性设计目标。最后，大气传输校正联合仿真实例证明：利用精跟踪、自适应光学技术能有效抑制大气低频扰动幅值，校正高频扰动的影响。
利用激光系统组件化仿真软件构建了光束控制系统的组件化仿真框架，对几何/波动光学传输、光束定向器机架与其内部光学元件的耦合运动进行了仿真,提出了目标脱靶量数据和传感器图像自动更新、光束定向器机架与其内部多块快速倾斜镜控制驱动量自动解耦的数值仿真新方法,并在动态跟踪控制可视化过程中完成了光束定向器机架、多块快速倾斜镜驱动控制以及光学传输成像的仿真，满足了光束控制系统建模仿真的普适性、灵活性、易用性设计目标。最后，大气传输校正联合仿真实例证明：利用精跟踪、自适应光学技术能有效抑制大气低频扰动幅值，校正高频扰动的影响。
2014, 26: 091007.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091007
摘要:
针对前照式有源型可见光互补金属氧化物半导体（CMOS）器件,开展了1080 nm连续激光与1064 nm单脉冲ns激光损伤效应的对比研究,观察到了CMOS出现点损伤、半边黑线损伤与十字交叉黑线损伤三个典型的硬损伤阶段,并分析了损伤机理。在连续激光辐照下,损伤效应主要是热效应的影响。当辐照时间小于稳态时间时,辐照时间越长,损伤阈值越低,当辐照时间大于稳态时间时,损伤阈值趋于稳定值。对损伤后的CMOS器件的微观结构进行了显微观察,结合CMOS电路结构深入分析了各种典型实验现象的损伤机理,半边黑线损伤与十字交叉黑线损伤主要是不同层金属线路熔断导致信号断路。在单脉冲ns激光作用下, CMOS像元表面的硬损伤主要是激光加热作用和等离子体冲击波作用引起的。
针对前照式有源型可见光互补金属氧化物半导体（CMOS）器件,开展了1080 nm连续激光与1064 nm单脉冲ns激光损伤效应的对比研究,观察到了CMOS出现点损伤、半边黑线损伤与十字交叉黑线损伤三个典型的硬损伤阶段,并分析了损伤机理。在连续激光辐照下,损伤效应主要是热效应的影响。当辐照时间小于稳态时间时,辐照时间越长,损伤阈值越低,当辐照时间大于稳态时间时,损伤阈值趋于稳定值。对损伤后的CMOS器件的微观结构进行了显微观察,结合CMOS电路结构深入分析了各种典型实验现象的损伤机理,半边黑线损伤与十字交叉黑线损伤主要是不同层金属线路熔断导致信号断路。在单脉冲ns激光作用下, CMOS像元表面的硬损伤主要是激光加热作用和等离子体冲击波作用引起的。
2014, 26: 091008.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091008
摘要:
为了减小激光多普勒自主测速仪天线安装误差引起的测速误差,以多普勒频移原理为基础,通过旋转矩阵的复合变换推导出测速误差与安装误差间的函数关系,分析了三个安装误差角对三维测速精度的影响,并对旋转矩阵采用Bursa模型线性化后在整体最小二乘准则下给出安装误差角的最优估计,从而实现测速误差的补偿。仿真结果表明：测速误差随速度的增大而增大,影响纵向、横向测速精度的主要因素是偏航角,影响垂向测速精度的主要因素是纵倾角,补偿后三维测速误差显著减小。
为了减小激光多普勒自主测速仪天线安装误差引起的测速误差,以多普勒频移原理为基础,通过旋转矩阵的复合变换推导出测速误差与安装误差间的函数关系,分析了三个安装误差角对三维测速精度的影响,并对旋转矩阵采用Bursa模型线性化后在整体最小二乘准则下给出安装误差角的最优估计,从而实现测速误差的补偿。仿真结果表明：测速误差随速度的增大而增大,影响纵向、横向测速精度的主要因素是偏航角,影响垂向测速精度的主要因素是纵倾角,补偿后三维测速误差显著减小。
2014, 26: 091009.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091009
摘要:
针对光腔镜盒的真空变形和振动对精密光学系统的影响，分析了传统刚性连接的光学调整架平台以及球关节连接结构在减振降噪设计的不足，从支撑和柔性密封连接的角度，设计了隔离振动和光腔镜盒真空变形的精密光学调整架平台，对应用于大型折叠腔的双层光学调整架平台的动力学特性进行ANSYS仿真，并完成了光斑抖动验证实验。结果显示框架式双层光学调整架平台的第一阶弹性体频率可达到126.5,172.3 Hz，很好地满足折叠腔光学调整架平台的使用要求；应用在大型折叠腔，抽真空试验前后He-Ne导引光输出光斑位置无变化，形状变化很小，出光过程中输出抖动角均方根值为3.73，隔离振动传递效果明显。
针对光腔镜盒的真空变形和振动对精密光学系统的影响，分析了传统刚性连接的光学调整架平台以及球关节连接结构在减振降噪设计的不足，从支撑和柔性密封连接的角度，设计了隔离振动和光腔镜盒真空变形的精密光学调整架平台，对应用于大型折叠腔的双层光学调整架平台的动力学特性进行ANSYS仿真，并完成了光斑抖动验证实验。结果显示框架式双层光学调整架平台的第一阶弹性体频率可达到126.5,172.3 Hz，很好地满足折叠腔光学调整架平台的使用要求；应用在大型折叠腔，抽真空试验前后He-Ne导引光输出光斑位置无变化，形状变化很小，出光过程中输出抖动角均方根值为3.73，隔离振动传递效果明显。
2014, 26: 091010.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091010
摘要:
激光辐照结构物包含复杂的多物理场耦合问题，其存在流、热、固多种机制的耦合效应。结合计算流体力学（CFD）和有限元方法，对超声速条件下的激光辐照平板问题进行了热流固耦合分析。采用CFD方法得到平板附近流场分布，利用有限元方法计算平板的温度分布，并将二者结合起来实现流体和固体间的数据交互。理论分析确定了流场效应的最主要影响参数为来流马赫数与攻角。对于不同马赫数，激光区域在6Ma条件下存在温度的谷值，小于等于6Ma条件下主要体现为冷却效应，而6Ma以上主要体现为气动加热效应。攻角增大会导致激光区流体质量流量的增加，使冷却效应更加明显。最后综合分析了流场气动加热和冷却两种效应的产生机制。
激光辐照结构物包含复杂的多物理场耦合问题，其存在流、热、固多种机制的耦合效应。结合计算流体力学（CFD）和有限元方法，对超声速条件下的激光辐照平板问题进行了热流固耦合分析。采用CFD方法得到平板附近流场分布，利用有限元方法计算平板的温度分布，并将二者结合起来实现流体和固体间的数据交互。理论分析确定了流场效应的最主要影响参数为来流马赫数与攻角。对于不同马赫数，激光区域在6Ma条件下存在温度的谷值，小于等于6Ma条件下主要体现为冷却效应，而6Ma以上主要体现为气动加热效应。攻角增大会导致激光区流体质量流量的增加，使冷却效应更加明显。最后综合分析了流场气动加热和冷却两种效应的产生机制。
2014, 26: 091011.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091011
摘要:
为提高压力恢复系统效率,设计并制造了一台高翅管换热器。采用滚扎而成的整体式螺旋高翅片管,代替套片式圆形普通翅片管,翅片管材料为紫铜,管束按等腰三角形叉排布置,管内强制水冷。测试了高翅管换热器的阻力特性,对比分析了加入换热器前后压力恢复系统性能的变化。结果表明：随着背压的提高,该换热器流阻逐渐降低,当背压达到9.366 kPa时,换热器流阻为0.133 kPa,仅占换热器入口激光尾气压力的1.4%；与不加换热器相比,加入高翅管换热器后的引射器混合室入口压力降低了12.95%,压力恢复系统的效率得到了提高。
为提高压力恢复系统效率,设计并制造了一台高翅管换热器。采用滚扎而成的整体式螺旋高翅片管,代替套片式圆形普通翅片管,翅片管材料为紫铜,管束按等腰三角形叉排布置,管内强制水冷。测试了高翅管换热器的阻力特性,对比分析了加入换热器前后压力恢复系统性能的变化。结果表明：随着背压的提高,该换热器流阻逐渐降低,当背压达到9.366 kPa时,换热器流阻为0.133 kPa,仅占换热器入口激光尾气压力的1.4%；与不加换热器相比,加入高翅管换热器后的引射器混合室入口压力降低了12.95%,压力恢复系统的效率得到了提高。
2014, 26: 091012.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091012
摘要:
实验测量了不同空间相干度的部分相干光在实际大气湍流中传输的闪烁指数。结果表明：随着入射光空间相干度的降低，闪烁随光传输距离增长而增加的趋势变得缓慢，甚至出现减小的情况。此外，与完全相干光的闪烁指数随着径向距离的增加而增加不同，部分相干光的闪烁指数沿着光斑径向距离的增加不一定增加，而有可能出现降低。相干度越低，该效应越明显。
实验测量了不同空间相干度的部分相干光在实际大气湍流中传输的闪烁指数。结果表明：随着入射光空间相干度的降低，闪烁随光传输距离增长而增加的趋势变得缓慢，甚至出现减小的情况。此外，与完全相干光的闪烁指数随着径向距离的增加而增加不同，部分相干光的闪烁指数沿着光斑径向距离的增加不一定增加，而有可能出现降低。相干度越低，该效应越明显。
2014, 26: 091013.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091013
摘要:
基于密度泛函理论和投影平面波方法,采用第一性原理对比分析了Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS 的电子结构和光学性能。晶体中二价掺杂离子的态密度、能带结构和几何优化由广义梯度近似的PBE描述。Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS的近中红外光谱表明,特征吸收来自于局域激发的d和p-d杂化轨道之间的跃迁,Fe2+: ZnS的中心跃迁能量比Cr2+: ZnS的要低,红移0.34 eV；分别制备了Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS晶体,并测得了Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS的吸收光谱,证实了Fe2+: ZnS的特征吸收峰较Cr2+: ZnS红移0.34 eV。
基于密度泛函理论和投影平面波方法,采用第一性原理对比分析了Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS 的电子结构和光学性能。晶体中二价掺杂离子的态密度、能带结构和几何优化由广义梯度近似的PBE描述。Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS的近中红外光谱表明,特征吸收来自于局域激发的d和p-d杂化轨道之间的跃迁,Fe2+: ZnS的中心跃迁能量比Cr2+: ZnS的要低,红移0.34 eV；分别制备了Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS晶体,并测得了Cr2+: ZnS和Fe2+: ZnS的吸收光谱,证实了Fe2+: ZnS的特征吸收峰较Cr2+: ZnS红移0.34 eV。
2014, 26: 091014.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091014
摘要:
报道了2 m波段的全光纤保偏锁模掺铥光纤激光器,通过在法布里-珀罗（F-P）腔内加入半导体可饱和吸收镜做为被动锁模器件,采用主振-放大构型,获得了最高输出平均功率为1.08 W,重复频率为10.24 MHz,脉冲宽度为15.24 ps,中心波长为2054.68 nm,光谱宽度约为0.3 nm的2 m线偏振激光脉冲输出,激光脉冲的消光比为24.17 dB。
报道了2 m波段的全光纤保偏锁模掺铥光纤激光器,通过在法布里-珀罗（F-P）腔内加入半导体可饱和吸收镜做为被动锁模器件,采用主振-放大构型,获得了最高输出平均功率为1.08 W,重复频率为10.24 MHz,脉冲宽度为15.24 ps,中心波长为2054.68 nm,光谱宽度约为0.3 nm的2 m线偏振激光脉冲输出,激光脉冲的消光比为24.17 dB。
2014, 26: 091015.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091015
摘要:
采用基于非线性偏振旋转原理的光纤被动锁模激光器作为主振荡器。输出信号脉冲的重复频率为30 MHz,脉冲半高全宽为265 fs。信号脉冲通过全光纤啁啾脉冲激光放大系统展宽至100 ps后,经过1级芯径10 m的光纤预放大器和1级芯径50 m的光纤功率放大器将脉冲平均功率放大至10 W,斜率效率41.5%。输出脉冲经光栅压缩器将脉宽压缩至594 fs。
采用基于非线性偏振旋转原理的光纤被动锁模激光器作为主振荡器。输出信号脉冲的重复频率为30 MHz,脉冲半高全宽为265 fs。信号脉冲通过全光纤啁啾脉冲激光放大系统展宽至100 ps后,经过1级芯径10 m的光纤预放大器和1级芯径50 m的光纤功率放大器将脉冲平均功率放大至10 W,斜率效率41.5%。输出脉冲经光栅压缩器将脉宽压缩至594 fs。
2014, 26: 091016.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091016
摘要:
受化学氧碘激光器(COIL)高效率小型化及新型压力恢复技术发展的推动，考虑COIL中气体氧的低温吸附问题。从质量守恒观点出发考察了气体流过沸石多孔床的压力与速度的关系，建立了吸附剂吸收的物质与气流中物质关系的吸附平衡方程。由吸附物较少的特点，得出在确定的压力梯度下速度为常数的近似。由吸附平衡方程与吸附速率方程，构成低温吸附模型方程，其中，亨利等温线方程作为辅助关系。对低温吸附模型方程作数值求解，得到了气流中氧质量浓度及吸收的氧质量浓度随时间变化的规律，以及这些质量浓度分布的长时间渐近特征。
受化学氧碘激光器(COIL)高效率小型化及新型压力恢复技术发展的推动，考虑COIL中气体氧的低温吸附问题。从质量守恒观点出发考察了气体流过沸石多孔床的压力与速度的关系，建立了吸附剂吸收的物质与气流中物质关系的吸附平衡方程。由吸附物较少的特点，得出在确定的压力梯度下速度为常数的近似。由吸附平衡方程与吸附速率方程，构成低温吸附模型方程，其中，亨利等温线方程作为辅助关系。对低温吸附模型方程作数值求解，得到了气流中氧质量浓度及吸收的氧质量浓度随时间变化的规律，以及这些质量浓度分布的长时间渐近特征。
2014, 26: 091017.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091017
摘要:
通过双温方程对飞秒单脉冲与双脉冲照射金薄膜进行了计算模拟分析,得到了金靶的电子温度和晶格温度随着时间空间的变化。在同样激光能量密度下,单脉冲与双脉冲使得金膜温度的变化表明双脉冲使得更多的激光能量渗透到靶材内部,这些能量可以使得烧蚀深度更深,有利于提高激光烧蚀靶材的效率。计算结果显示随着激光能量密度的增加熔化面深度逐渐增加,单脉冲与双脉冲熔化面深度的变化明显不同。在激光能量密度高于损伤阈值附近,单脉冲的烧蚀深度大于双脉冲的烧蚀深度,随着激光能量密度增加,双脉冲的烧蚀深度将大于单脉冲的烧蚀深度。
通过双温方程对飞秒单脉冲与双脉冲照射金薄膜进行了计算模拟分析,得到了金靶的电子温度和晶格温度随着时间空间的变化。在同样激光能量密度下,单脉冲与双脉冲使得金膜温度的变化表明双脉冲使得更多的激光能量渗透到靶材内部,这些能量可以使得烧蚀深度更深,有利于提高激光烧蚀靶材的效率。计算结果显示随着激光能量密度的增加熔化面深度逐渐增加,单脉冲与双脉冲熔化面深度的变化明显不同。在激光能量密度高于损伤阈值附近,单脉冲的烧蚀深度大于双脉冲的烧蚀深度,随着激光能量密度增加,双脉冲的烧蚀深度将大于单脉冲的烧蚀深度。
2014, 26: 091018.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091018
摘要:
选取掺钕四氟化钆钠(Nd3+: NaGdF4)纳米晶分散到二甲基亚砜作为绿色液体介质,构建单侧抽运和液体横流系统,使用ANSYS软件对液体介质稳定热流场分布进行模拟分析。结果表明：当流道形状、流动状态、壁面相同时,液体流场分布基本相同,泵浦光的频率对流场分布影响很小；液体介质入口的流速会影响流线分布,流速越快,流线越密；泵浦区域中,介质沿着液体流动方向温度逐渐升高；在液体流向变化小的区域,可获得较为均匀的温度分布。
选取掺钕四氟化钆钠(Nd3+: NaGdF4)纳米晶分散到二甲基亚砜作为绿色液体介质,构建单侧抽运和液体横流系统,使用ANSYS软件对液体介质稳定热流场分布进行模拟分析。结果表明：当流道形状、流动状态、壁面相同时,液体流场分布基本相同,泵浦光的频率对流场分布影响很小；液体介质入口的流速会影响流线分布,流速越快,流线越密；泵浦区域中,介质沿着液体流动方向温度逐渐升高；在液体流向变化小的区域,可获得较为均匀的温度分布。
2014, 26: 091019.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091019
摘要:
针对22光采样时分复用系统幅度不稳定的特性进行了分析,结果表明幅度不稳定来自于两个方面：一是由于复用系统每一级的两路插入损耗不同，时分复用系统每一级的插损不均匀性造成的幅度抖动会逐级累加，从而系统对于每一级两路插入损耗一致性有比较高的要求；二是由于复用过程中的路径多样性造成了脉冲之间的偏振态互不相同，而电光调制器偏振敏感的特性使得采样系统难以正常工作。针对上述两个原因，采用衰减器与偏振控制器对脉冲幅度及偏振态进行精密调节，使幅度不一致性得到有效控制，并通过模拟信号采样测试了该系统的性能。实验结果表明，系统有效比特数为2.35 bits。
针对22光采样时分复用系统幅度不稳定的特性进行了分析,结果表明幅度不稳定来自于两个方面：一是由于复用系统每一级的两路插入损耗不同，时分复用系统每一级的插损不均匀性造成的幅度抖动会逐级累加，从而系统对于每一级两路插入损耗一致性有比较高的要求；二是由于复用过程中的路径多样性造成了脉冲之间的偏振态互不相同，而电光调制器偏振敏感的特性使得采样系统难以正常工作。针对上述两个原因，采用衰减器与偏振控制器对脉冲幅度及偏振态进行精密调节，使幅度不一致性得到有效控制，并通过模拟信号采样测试了该系统的性能。实验结果表明，系统有效比特数为2.35 bits。
2014, 26: 091020.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091020
摘要:
提出了一种正弦调制多光束激光外差二次谐波测量微冲量的新方法,将激光与工质靶作用产生的微冲量转化为扭摆的转动角度测量，基于激光外差技术和多普勒效应，把待测转角信息加载到外差信号的频率差中，经信号解调后可以得到待测转角值，通过多次测量取平均值的方法可以提高待测转角的测量精度，从而提高微冲量的测量精度。利用这种新方法，以PVC+2%C为工质靶，利用MATLAB仿真测量了激光与工质靶作用产生的微冲量，结果表明：该测量的最大相对误差小于0.8%。
提出了一种正弦调制多光束激光外差二次谐波测量微冲量的新方法,将激光与工质靶作用产生的微冲量转化为扭摆的转动角度测量，基于激光外差技术和多普勒效应，把待测转角信息加载到外差信号的频率差中，经信号解调后可以得到待测转角值，通过多次测量取平均值的方法可以提高待测转角的测量精度，从而提高微冲量的测量精度。利用这种新方法，以PVC+2%C为工质靶，利用MATLAB仿真测量了激光与工质靶作用产生的微冲量，结果表明：该测量的最大相对误差小于0.8%。
2014, 26: 091021.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091021
摘要:
针对光学元件的亚表面缺陷,结合基于激光共焦层析的亚表层检测方法,建立聚焦光束在亚表面损伤介质中的传输模型,并采用有限元分析方法,仿真研究K9玻璃光学元件亚表层缺陷对聚焦光束的散射调制特性,特别对颗粒状和微裂纹两类特殊缺陷的光学调制特性进行研究和分析,探索了波长、缺陷大小、缺陷折射率及缺陷方向对聚焦光束散射特性的影响规律,通过分析包含亚表面损伤缺陷信息的光场分布图和强度变化曲线,获得了亚表面损伤缺陷的信息,并对其进行评价。
针对光学元件的亚表面缺陷,结合基于激光共焦层析的亚表层检测方法,建立聚焦光束在亚表面损伤介质中的传输模型,并采用有限元分析方法,仿真研究K9玻璃光学元件亚表层缺陷对聚焦光束的散射调制特性,特别对颗粒状和微裂纹两类特殊缺陷的光学调制特性进行研究和分析,探索了波长、缺陷大小、缺陷折射率及缺陷方向对聚焦光束散射特性的影响规律,通过分析包含亚表面损伤缺陷信息的光场分布图和强度变化曲线,获得了亚表面损伤缺陷的信息,并对其进行评价。
2014, 26: 091022.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091022
摘要:
基于光谱光束组合技术，利用光栅的衍射和外腔的反馈，并通过加入光束整形系统，将标准的半导体激光阵列的发光单元锁定在窄线宽的不同波长上，以近似平行光束沿组合方向输出，以实现半导体激光阵列输出光束质量的改善和线宽的压窄。实验中采用发光单元宽度100 m，周期500 m，由19个单元构成的标准阵列，分别对快、慢轴准直后光谱组束、光束整形后光谱组束和线宽压窄外腔组束进行了实验验证，实现了组合光束与单个发光单元近似的光束质量，同时得到了较窄的线宽输出，并对实验结果进行了分析。
基于光谱光束组合技术，利用光栅的衍射和外腔的反馈，并通过加入光束整形系统，将标准的半导体激光阵列的发光单元锁定在窄线宽的不同波长上，以近似平行光束沿组合方向输出，以实现半导体激光阵列输出光束质量的改善和线宽的压窄。实验中采用发光单元宽度100 m，周期500 m，由19个单元构成的标准阵列，分别对快、慢轴准直后光谱组束、光束整形后光谱组束和线宽压窄外腔组束进行了实验验证，实现了组合光束与单个发光单元近似的光束质量，同时得到了较窄的线宽输出，并对实验结果进行了分析。
2014, 26: 091023.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091023
摘要:
报道了一种利用球差补偿效应提高侧面泵浦主振荡功率放大器输出光束质量的实验装置。在理论上提出了一种新的球差补偿方法,利用正球差经过会聚透镜焦点后向负球差转化的现象,补偿下一放大级中的正球差效应。在实验上搭建了两级放大的侧面泵浦Nd:YAG主振荡功率放大器。在连续输出的情况下,从振荡级输出功率为42 W、光束质量因子为1.48的种子光,经过一级放大后的功率为74 W,光束质量因子恶化为1.80；继续经过二级放大后,光束质量因子提高为1.40。实验结果表明,所提出的球差补偿理论是提高激光放大过程中光束质量的有效手段。
报道了一种利用球差补偿效应提高侧面泵浦主振荡功率放大器输出光束质量的实验装置。在理论上提出了一种新的球差补偿方法,利用正球差经过会聚透镜焦点后向负球差转化的现象,补偿下一放大级中的正球差效应。在实验上搭建了两级放大的侧面泵浦Nd:YAG主振荡功率放大器。在连续输出的情况下,从振荡级输出功率为42 W、光束质量因子为1.48的种子光,经过一级放大后的功率为74 W,光束质量因子恶化为1.80；继续经过二级放大后,光束质量因子提高为1.40。实验结果表明,所提出的球差补偿理论是提高激光放大过程中光束质量的有效手段。
2014, 26: 091024.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091024
摘要:
为了模拟激光辐照下碳纤维增强复合材料的瞬态热响应，建立了轴对称计算模型。模型考虑了激光辐照过程中基体热分解、质量迁移、比热容和热导率等物理量的变化情况。采用有限元方法求解控制方程，边界条件包含了激光辐照、对流换热以及辐射换热。在此基础上编写了计算程序，预测了激光辐照下碳纤维增强复合材料的瞬态温度场和基体热分解状况。为了校核模型，开展了激光辐照碳纤维复合材料试验。计算结果与试验数据比较表明，模型预测的复合材料温度-时间曲线与试验结果较好吻合，在较低功率密度激光辐照下复合材料热响应以基体热分解为主，与试验烧蚀形貌观察结果一致。
为了模拟激光辐照下碳纤维增强复合材料的瞬态热响应，建立了轴对称计算模型。模型考虑了激光辐照过程中基体热分解、质量迁移、比热容和热导率等物理量的变化情况。采用有限元方法求解控制方程，边界条件包含了激光辐照、对流换热以及辐射换热。在此基础上编写了计算程序，预测了激光辐照下碳纤维增强复合材料的瞬态温度场和基体热分解状况。为了校核模型，开展了激光辐照碳纤维复合材料试验。计算结果与试验数据比较表明，模型预测的复合材料温度-时间曲线与试验结果较好吻合，在较低功率密度激光辐照下复合材料热响应以基体热分解为主，与试验烧蚀形貌观察结果一致。
2014, 26: 091025.
doi: 10.11884/HPLPB201426.091025
摘要:
结合双温模型的分子动力学模拟方法，研究了飞秒激光脉冲辐照B2结构镍钛合金时烧蚀阈值附近的靶材蚀除机制，数值模拟了中心波长为800 nm，脉宽为100 fs，能量密度为25~50 mJ/cm2的激光与90 nm厚B2结构镍钛合金薄膜相互作用过程。确定了脉宽为100 fs的脉冲激光与镍钛形状记忆合金相互作用的烧蚀阈值，发现烧蚀阈值条件下，靶材的蚀除机制是单纯基于应力作用的机械破碎；烧蚀阈值附近，未蚀除靶材受热影响发生无序化相变的区域较小，且随激光能量密度的降低而减小。 提高激光功率密度，烧蚀同时呈现热机械蚀除和机械破碎机制。
结合双温模型的分子动力学模拟方法，研究了飞秒激光脉冲辐照B2结构镍钛合金时烧蚀阈值附近的靶材蚀除机制，数值模拟了中心波长为800 nm，脉宽为100 fs，能量密度为25~50 mJ/cm2的激光与90 nm厚B2结构镍钛合金薄膜相互作用过程。确定了脉宽为100 fs的脉冲激光与镍钛形状记忆合金相互作用的烧蚀阈值，发现烧蚀阈值条件下，靶材的蚀除机制是单纯基于应力作用的机械破碎；烧蚀阈值附近，未蚀除靶材受热影响发生无序化相变的区域较小，且随激光能量密度的降低而减小。 提高激光功率密度，烧蚀同时呈现热机械蚀除和机械破碎机制。
2014, 26: 092001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092001
摘要:
高温高密度等离子体辐射源产生脉冲X射线的同时还产生等离子体碎片，飞散速度分布在0.1~10 km/s。研制电磁驱动超高速机械快门，有效通光孔径为40 mm50 mm，利用45 mm60 mm100 m的铝膜作为快门叶片，在放电电压20 kV、驱动电流80 kA、放电周期18 s条件下，获得的快门关门时间小于180 s。将快门放置在距离等离子体X射线源2 m处，X射线通过后在180 s时间内关闭光学通道，以阻挡高温高密度等离子体产生的碎片，保护X射线精密探测系统和样品，同时实现等离子体参数的精密测量。
高温高密度等离子体辐射源产生脉冲X射线的同时还产生等离子体碎片，飞散速度分布在0.1~10 km/s。研制电磁驱动超高速机械快门，有效通光孔径为40 mm50 mm，利用45 mm60 mm100 m的铝膜作为快门叶片，在放电电压20 kV、驱动电流80 kA、放电周期18 s条件下，获得的快门关门时间小于180 s。将快门放置在距离等离子体X射线源2 m处，X射线通过后在180 s时间内关闭光学通道，以阻挡高温高密度等离子体产生的碎片，保护X射线精密探测系统和样品，同时实现等离子体参数的精密测量。
2014, 26: 092002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092002
摘要:
为研究快点火预压缩过程中导引锥对压缩靶丸芯部辐射对称性的影响，在神光Ⅲ原型上开展了快点火预压缩的自发光测量实验。采集了相同长度黑腔中不同类型靶丸的内爆自发光图像和不同长度黑腔中同类靶丸的内爆自发光图像，利用最小二乘椭圆拟合方法对芯部的自发光半峰值强度等高线进行椭圆拟合，通过椭圆特征来分析靶丸在最强发光时刻的压缩对称性。分析结果表明：导引锥的存在会使发光区域沿着赤道方向拉长，降低了压缩对称性；有锥靶丸在1600 m黑腔内的形变小于在1500 m和1700 m黑腔内的形变，压缩对称性可以通过调整黑腔长度来控制。
为研究快点火预压缩过程中导引锥对压缩靶丸芯部辐射对称性的影响，在神光Ⅲ原型上开展了快点火预压缩的自发光测量实验。采集了相同长度黑腔中不同类型靶丸的内爆自发光图像和不同长度黑腔中同类靶丸的内爆自发光图像，利用最小二乘椭圆拟合方法对芯部的自发光半峰值强度等高线进行椭圆拟合，通过椭圆特征来分析靶丸在最强发光时刻的压缩对称性。分析结果表明：导引锥的存在会使发光区域沿着赤道方向拉长，降低了压缩对称性；有锥靶丸在1600 m黑腔内的形变小于在1500 m和1700 m黑腔内的形变，压缩对称性可以通过调整黑腔长度来控制。
2014, 26: 092003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092003
摘要:
在冲击波过程中，利用成像型速度干涉仪探测样品自由面的速度时，散斑的叠加使得干涉曲线被严重干扰，影响了速度信息的精密提取。在理论上从光路的角度分析了系统中可能造成散斑的两种因素：靶面粗糙度和多模光纤。在实验上设计了三种照明方式分别对这两种因素进行验证。离线实验的结果表明，多模光纤的引入对散斑的产生起了主要的作用，这对抑制乃至遏制散斑的产生具有很好的指导性意义。
在冲击波过程中，利用成像型速度干涉仪探测样品自由面的速度时，散斑的叠加使得干涉曲线被严重干扰，影响了速度信息的精密提取。在理论上从光路的角度分析了系统中可能造成散斑的两种因素：靶面粗糙度和多模光纤。在实验上设计了三种照明方式分别对这两种因素进行验证。离线实验的结果表明，多模光纤的引入对散斑的产生起了主要的作用，这对抑制乃至遏制散斑的产生具有很好的指导性意义。
2014, 26: 092004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092004
摘要:
脉冲氙灯作为固体激光器的泵浦源，是激光惯性约束聚变装置中重要的光学器件。针对脉冲氙灯的电流尾部开展了截断技术研究，实现了脉冲氙灯电流尾部的截断。研究了电流尾部截断技术对脉冲氙灯放电通道、外壁温度、冲击波产生的振动和钕玻璃荧光输出的影响。研究发现氙灯电流尾部被截断后有效地减弱了等离子体对氙灯内壁的作用，导致氙灯外壁温升降低，从而提高了氙灯寿命。而电流截断产生的冲击波对氙灯并无影响，但过多的截断会降低钕玻璃荧光输出。
脉冲氙灯作为固体激光器的泵浦源，是激光惯性约束聚变装置中重要的光学器件。针对脉冲氙灯的电流尾部开展了截断技术研究，实现了脉冲氙灯电流尾部的截断。研究了电流尾部截断技术对脉冲氙灯放电通道、外壁温度、冲击波产生的振动和钕玻璃荧光输出的影响。研究发现氙灯电流尾部被截断后有效地减弱了等离子体对氙灯内壁的作用，导致氙灯外壁温升降低，从而提高了氙灯寿命。而电流截断产生的冲击波对氙灯并无影响，但过多的截断会降低钕玻璃荧光输出。
2014, 26: 092005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092005
摘要:
采用自行研制的直流非转移型等离子体发生器，对其产生的层流等离子体射流特性进行了实验研究。实验结果表明：该等离子体发生器在以纯氮气为工作气体时，呈现出高电压低电流的等离子体射流特性，该特性有助于提高等离子体发生器的电极寿命；在弧电流和工作气流量由小向大变化过程中，等离子体射流长度均呈现出先由短变长、再由长变短的变化规律；在等离子体射流长度由长变短的过程中，射流的形貌从相对集中、轴对称和稳定的状态向分散、非轴对称和不稳定的状态变化，即等离子体射流由层流形态向湍流形态转变，并且在此过程中射流产生的噪音逐渐增强。
采用自行研制的直流非转移型等离子体发生器，对其产生的层流等离子体射流特性进行了实验研究。实验结果表明：该等离子体发生器在以纯氮气为工作气体时，呈现出高电压低电流的等离子体射流特性，该特性有助于提高等离子体发生器的电极寿命；在弧电流和工作气流量由小向大变化过程中，等离子体射流长度均呈现出先由短变长、再由长变短的变化规律；在等离子体射流长度由长变短的过程中，射流的形貌从相对集中、轴对称和稳定的状态向分散、非轴对称和不稳定的状态变化，即等离子体射流由层流形态向湍流形态转变，并且在此过程中射流产生的噪音逐渐增强。
2014, 26: 092006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092006
摘要:
用超高速激光纹影技术测量了Z箍缩等离子体磁重联现象。实验采用超高速光电分幅相机，配合激光纹影技术，测量了XP-1装置上两根金属丝产生的等离子体分布，论证了超高速激光纹影技术研究Z箍缩磁重联现象的可行性。双钨丝实验结果表明，电流加载约10 ns后金属丝已有明显膨胀，线性拟合得到平均膨胀速度约8 km/s，金属丝内外两侧出现了规则的极有可能是垂直磁场的电热不稳定性扰动，并沿角向高度关联。铝丝负载的实验结果表明，早期的不稳定性波长为0.4 mm，电流峰值之后金属丝初始位置仍有大量等离子体，后期的不稳定性波长约1.5 mm。这些现象揭示了不稳定性发展的一个主要特征：短波模式受抑制，长波模式将占主导。
用超高速激光纹影技术测量了Z箍缩等离子体磁重联现象。实验采用超高速光电分幅相机，配合激光纹影技术，测量了XP-1装置上两根金属丝产生的等离子体分布，论证了超高速激光纹影技术研究Z箍缩磁重联现象的可行性。双钨丝实验结果表明，电流加载约10 ns后金属丝已有明显膨胀，线性拟合得到平均膨胀速度约8 km/s，金属丝内外两侧出现了规则的极有可能是垂直磁场的电热不稳定性扰动，并沿角向高度关联。铝丝负载的实验结果表明，早期的不稳定性波长为0.4 mm，电流峰值之后金属丝初始位置仍有大量等离子体，后期的不稳定性波长约1.5 mm。这些现象揭示了不稳定性发展的一个主要特征：短波模式受抑制，长波模式将占主导。
2014, 26: 092007.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092007
摘要:
采用相对论电磁粒子模拟程序研究了飞秒激光等离子体相互作用中产生的电流密度、电场和自生磁场的发展演化过程。介绍了电子的非局域热输运的基本特性以及激光加热过程中温度烧蚀前沿稠密等离子体子区的预热效应、临界面附近的限流效应，以及冕区的反扩散与限流效应，得到了经典Spitzer-Harm理论描述的电子热传导随自生磁场的演化情形。数值模拟表明：在线性强激光作用下，由于电子初始时刻的无规则热运动，在等离子体上激发电磁不稳定性，而不稳定性激发的强电磁场使电子束在非常短的距离内沉积能量，同时对在激光有质动力推开电子时形成的超热电子能量输运产生抑制作用。
采用相对论电磁粒子模拟程序研究了飞秒激光等离子体相互作用中产生的电流密度、电场和自生磁场的发展演化过程。介绍了电子的非局域热输运的基本特性以及激光加热过程中温度烧蚀前沿稠密等离子体子区的预热效应、临界面附近的限流效应，以及冕区的反扩散与限流效应，得到了经典Spitzer-Harm理论描述的电子热传导随自生磁场的演化情形。数值模拟表明：在线性强激光作用下，由于电子初始时刻的无规则热运动，在等离子体上激发电磁不稳定性，而不稳定性激发的强电磁场使电子束在非常短的距离内沉积能量，同时对在激光有质动力推开电子时形成的超热电子能量输运产生抑制作用。
2014, 26: 092008.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092008
摘要:
详细比较了磷酸二氢钾(KDP)晶体的自发拉曼散射和受激拉曼散射光谱，在受激拉曼散射(SRS)中观察到了自发拉曼散射中最强的振动模的三阶Stokes 光(559.43, 589.74, 623.50 nm)，由于其他振动模的受激拉曼散射增益系数较小，其SRS光谱未观察到。另外，比较了传统生长的未退火和退火后的KDP晶体及快速生长的锥区和柱区KDP晶体的受激拉曼散射增益系数，结果表明生长方法和热退火对KDP晶体的受激拉曼散射增益系数无明显影响。
详细比较了磷酸二氢钾(KDP)晶体的自发拉曼散射和受激拉曼散射光谱，在受激拉曼散射(SRS)中观察到了自发拉曼散射中最强的振动模的三阶Stokes 光(559.43, 589.74, 623.50 nm)，由于其他振动模的受激拉曼散射增益系数较小，其SRS光谱未观察到。另外，比较了传统生长的未退火和退火后的KDP晶体及快速生长的锥区和柱区KDP晶体的受激拉曼散射增益系数，结果表明生长方法和热退火对KDP晶体的受激拉曼散射增益系数无明显影响。
2014, 26: 092009.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092009
摘要:
利用现有窄带激光传输模拟软件SG99和宽带激光传输模拟软件CPAP，以及自编的一维光脉冲传输放大的逆算程序，评估了原型装置在主放基本结构不动的情况下激光脉冲由窄带改为宽带，实现数十nm宽带条件数kJ的输出能力。宽带下增益窄化效应显现，对光谱增益窄化补偿也进行了研究。结果表明，为了补偿增益窄化效应，在3 J主放注入能量下通过对光谱整形可满足系统2000~3000 J的输出，但损失约40%的注入能量。考虑到这一因素，预放级至少要有5 J的输出能力。研究结果指导了数十nm宽带倍频激光驱动实验系统研制实施方案。
利用现有窄带激光传输模拟软件SG99和宽带激光传输模拟软件CPAP，以及自编的一维光脉冲传输放大的逆算程序，评估了原型装置在主放基本结构不动的情况下激光脉冲由窄带改为宽带，实现数十nm宽带条件数kJ的输出能力。宽带下增益窄化效应显现，对光谱增益窄化补偿也进行了研究。结果表明，为了补偿增益窄化效应，在3 J主放注入能量下通过对光谱整形可满足系统2000~3000 J的输出，但损失约40%的注入能量。考虑到这一因素，预放级至少要有5 J的输出能力。研究结果指导了数十nm宽带倍频激光驱动实验系统研制实施方案。
2014, 26: 092010.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092010
摘要:
对磨削加工的K9材料试件进行亚表面损伤探究，分析磨削加工产生亚表面损伤的原因。分别用亚表面损伤深度预测法、分阶刻蚀法预测和检测元件亚表面损伤深度，并分析切深、工作台进给速度、砂轮转速等参数对亚表面损伤深度的影响。研究表明，分阶刻蚀法直观有效，与亚表面损伤深度预测法的结果一致性较好。在本文实验条件下，自行加工K9试件的亚表面损伤深度随切深增大而加深，随工作台进给速度增大而有所增加，砂轮转速对亚表面损伤深度影响并不明显。
对磨削加工的K9材料试件进行亚表面损伤探究，分析磨削加工产生亚表面损伤的原因。分别用亚表面损伤深度预测法、分阶刻蚀法预测和检测元件亚表面损伤深度，并分析切深、工作台进给速度、砂轮转速等参数对亚表面损伤深度的影响。研究表明，分阶刻蚀法直观有效，与亚表面损伤深度预测法的结果一致性较好。在本文实验条件下，自行加工K9试件的亚表面损伤深度随切深增大而加深，随工作台进给速度增大而有所增加，砂轮转速对亚表面损伤深度影响并不明显。
2014, 26: 092011.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092011
摘要:
为了研究高功率激光系统中划痕型缺陷对光场质量的影响，采用分步傅里叶算法对非线性近轴波动方程进行求解，模拟分析了不同划痕参数（长度、宽度、深度）下，元件内部、光束近场、元件后传输光场以及光束远场的光强分布情况。数值模拟结果表明：随着划痕长度、宽度或深度的增加，元件内部以及元件后传输光场的峰值强度和对比度均会相应增强；光束近场的光强对比度也会略微增大；对于光束远场的强度分布，与划痕宽度方向所对应的频谱能量会不断增强。该项研究工作可以为划痕检验标准的制定提供一定的定量分析依据。
为了研究高功率激光系统中划痕型缺陷对光场质量的影响，采用分步傅里叶算法对非线性近轴波动方程进行求解，模拟分析了不同划痕参数（长度、宽度、深度）下，元件内部、光束近场、元件后传输光场以及光束远场的光强分布情况。数值模拟结果表明：随着划痕长度、宽度或深度的增加，元件内部以及元件后传输光场的峰值强度和对比度均会相应增强；光束近场的光强对比度也会略微增大；对于光束远场的强度分布，与划痕宽度方向所对应的频谱能量会不断增强。该项研究工作可以为划痕检验标准的制定提供一定的定量分析依据。
2014, 26: 092012.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092012
摘要:
对采用磁流变抛光（MRF）工艺加工的大口径连续相位板（CPP）的波前及其光强控制特性进行了分析，对由不同的加工参数(走刀间距和走刀偏置)所加工的三组CPP进行了比较，并分析了MRF加工所引入的中频误差对CPP波前和光强特性的影响。结果表明，走刀间距为2 mm、对应走刀偏置范围为0.1~0.3 mm时所加工CPP的波前及其光强控制能力较差，远场有一定程度的旁瓣产生；走刀间距为2 mm、偏置范围为0.4~0.5 mm时所加工CPP和走刀间距为1 mm、偏置范围为0.1~0.3 mm时所加工CPP相比较，迭代加工效率提高，CPP波前中频误差得到一定的改善。进一步分析表明MRF所引入的中频误差对CPP波前梯度及旁瓣影响较大。
对采用磁流变抛光（MRF）工艺加工的大口径连续相位板（CPP）的波前及其光强控制特性进行了分析，对由不同的加工参数(走刀间距和走刀偏置)所加工的三组CPP进行了比较，并分析了MRF加工所引入的中频误差对CPP波前和光强特性的影响。结果表明，走刀间距为2 mm、对应走刀偏置范围为0.1~0.3 mm时所加工CPP的波前及其光强控制能力较差，远场有一定程度的旁瓣产生；走刀间距为2 mm、偏置范围为0.4~0.5 mm时所加工CPP和走刀间距为1 mm、偏置范围为0.1~0.3 mm时所加工CPP相比较，迭代加工效率提高，CPP波前中频误差得到一定的改善。进一步分析表明MRF所引入的中频误差对CPP波前梯度及旁瓣影响较大。
2014, 26: 092013.
doi: 10.11884/HPLPB201426.092013
摘要:
采用后重氮偶合法，合成了一种新型含咔唑类聚磷腈有机光折变材料。采用氢谱核磁共振法，红外光谱法，紫外-可见吸收光谱法，热重法和差示扫描量热法对该聚合物进行表征和分析，结果表明，该聚合物具有良好的热稳定性，在230 ℃开始分解，450 ℃时基本分解完全。UV-Vis表明波长在360 nm与570 nm之间的宽的吸收带是由于共轭长度的增加产生的，因此可以调整参加偶合反应的重氮盐比例，来控制偶氮生色团功能组分的接入含量。在未使用外加电场及事先极化的条件下对聚合物进行了二波耦合与四波混频实验，证明了聚合物的光折变特性。得到聚合物P-2和P-3的二波耦合增益系数分别为38 cm-1和53.6 cm-1，聚合物P-2和P-3的四波混频衍射效率分别为2.7%和8.1%。
采用后重氮偶合法，合成了一种新型含咔唑类聚磷腈有机光折变材料。采用氢谱核磁共振法，红外光谱法，紫外-可见吸收光谱法，热重法和差示扫描量热法对该聚合物进行表征和分析，结果表明，该聚合物具有良好的热稳定性，在230 ℃开始分解，450 ℃时基本分解完全。UV-Vis表明波长在360 nm与570 nm之间的宽的吸收带是由于共轭长度的增加产生的，因此可以调整参加偶合反应的重氮盐比例，来控制偶氮生色团功能组分的接入含量。在未使用外加电场及事先极化的条件下对聚合物进行了二波耦合与四波混频实验，证明了聚合物的光折变特性。得到聚合物P-2和P-3的二波耦合增益系数分别为38 cm-1和53.6 cm-1，聚合物P-2和P-3的四波混频衍射效率分别为2.7%和8.1%。
2014, 26: 093001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.093001
摘要:
基于模式匹配法分析了高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器在传输过程中高阶模式的传输和反射问题，分析得到了高传输效率对过模圆波导的要求，并以此仿真设计了中心频率为2.88 GHz的功分器，设计结果表明：在中心频率下反射系数为0.05，对应的圆波导TM01模到矩形波导TE10模传输效率大于99%，真空中功率容量为2.83 GW；在2.82～2.94 GHz的频带范围内反射系数小于0.1，对应的传输效率大于98%。
基于模式匹配法分析了高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器在传输过程中高阶模式的传输和反射问题，分析得到了高传输效率对过模圆波导的要求，并以此仿真设计了中心频率为2.88 GHz的功分器，设计结果表明：在中心频率下反射系数为0.05，对应的圆波导TM01模到矩形波导TE10模传输效率大于99%，真空中功率容量为2.83 GW；在2.82～2.94 GHz的频带范围内反射系数小于0.1，对应的传输效率大于98%。
2014, 26: 093002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.093002
摘要:
基于真空二极管设计了一种X波段大功率微波检波器,该检波器主要由真空二极管、BJ-100波导、调谐螺栓、低通滤波器和直流电源组成,其工作频率可根据需要在8.6~9.8 GHz范围内调谐。重点阐述该型大功率微波检波器的结构设计、实验室标定及辐射场测量实验结果,研究了不同脉宽和不同灯丝电压与检波特性的依赖关系。实验结果表明：该型检波器具有承受微波脉冲功率高（大于7 kW）、响应快（响应时间小于2.0 ns）、动态范围大、输出信号幅度高（可达数十V）、不需要同步信号等特点,适用于在高功率微波干扰环境下的单次和高重复频率脉冲功率测量。
基于真空二极管设计了一种X波段大功率微波检波器,该检波器主要由真空二极管、BJ-100波导、调谐螺栓、低通滤波器和直流电源组成,其工作频率可根据需要在8.6~9.8 GHz范围内调谐。重点阐述该型大功率微波检波器的结构设计、实验室标定及辐射场测量实验结果,研究了不同脉宽和不同灯丝电压与检波特性的依赖关系。实验结果表明：该型检波器具有承受微波脉冲功率高（大于7 kW）、响应快（响应时间小于2.0 ns）、动态范围大、输出信号幅度高（可达数十V）、不需要同步信号等特点,适用于在高功率微波干扰环境下的单次和高重复频率脉冲功率测量。
2014, 26: 093201.
doi: 10.11884/HPLPB201426.093201
摘要:
基于给定光电子的时间、能量谱，分析研究了从有界平面金属向自由空间发射的光电子所引起的系统电磁脉冲效应；采用2.5维全电磁粒子模拟（PIC）程序模拟研究了光电子在空间的运动及分布规律、空间电磁场的组成成分及各组分场的特性。模拟与分析表明：系统电磁脉冲的空间电磁场由直流本底场和辐射场两部分组成。直流场是径向场,随距离的增大迅速衰减；而辐射场又由两部分组成，一是电子从金属平板发射过程中产生的超辐射，二是电子在空间运动过程中产生的辐射场。对两种辐射场特性进行了深入的分析和研究。
基于给定光电子的时间、能量谱，分析研究了从有界平面金属向自由空间发射的光电子所引起的系统电磁脉冲效应；采用2.5维全电磁粒子模拟（PIC）程序模拟研究了光电子在空间的运动及分布规律、空间电磁场的组成成分及各组分场的特性。模拟与分析表明：系统电磁脉冲的空间电磁场由直流本底场和辐射场两部分组成。直流场是径向场,随距离的增大迅速衰减；而辐射场又由两部分组成，一是电子从金属平板发射过程中产生的超辐射，二是电子在空间运动过程中产生的辐射场。对两种辐射场特性进行了深入的分析和研究。
2014, 26: 094001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.094001
摘要:
实验室中主要采用电子束辐照来研究材料的热-力学响应规律，并以此为依据对材料抗核爆X射线的能力进行评估，此种评估方式忽略了电子束与X射线与物质相互作用中的差异，必然造成评估偏差。利用MCNP软件和约束最小二乘法，以1 keV和3 keV黑体X射线为优化对象，以电子束在介质中产生与X射线相同的能量沉积剖面为优化目的，对用于辐照铝、铜和钽三种材料的电子束能谱进行了优化计算，分别得到了它们的等效电子能谱。结果表明:等效电子能谱能够获得与相应的X射线一样的能量沉积剖面，可用作评估材料抗核爆X射线能力的依据；但等效电子谱与X射线和辐照材料均相关，应用中需依据辐照材料做出相应调整。
实验室中主要采用电子束辐照来研究材料的热-力学响应规律，并以此为依据对材料抗核爆X射线的能力进行评估，此种评估方式忽略了电子束与X射线与物质相互作用中的差异，必然造成评估偏差。利用MCNP软件和约束最小二乘法，以1 keV和3 keV黑体X射线为优化对象，以电子束在介质中产生与X射线相同的能量沉积剖面为优化目的，对用于辐照铝、铜和钽三种材料的电子束能谱进行了优化计算，分别得到了它们的等效电子能谱。结果表明:等效电子能谱能够获得与相应的X射线一样的能量沉积剖面，可用作评估材料抗核爆X射线能力的依据；但等效电子谱与X射线和辐照材料均相关，应用中需依据辐照材料做出相应调整。
2014, 26: 094002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.094002
摘要:
针对中子多重性测量技术中点模型假设在军控核查情况下存在的局限性,为提高核查可靠度,研究点模型算法在武器级球壳型钚部件测量中的逻辑悖论,提出了点模型修正算法。在点模型算法中引入自发裂变中子和氧化物次生中子的二阶矩及三阶矩修正因子,获取了修正后的点模型公式。利用探测效率和门份额均为1的理想中子多重性探测器,结合蒙特卡罗模拟平台,研究了修正因子与球壳型钚部件质量、泄漏增殖因子的关系,并定量了该关系,提出利用迭代法求解修正后的点模型公式。结合蒙特卡罗方法对修正算法进行了数值验证,与点模型算法结果比较：修正算法能将质量偏差平均值从-4.70%降低至-0.70%,氧化物含量份额偏差平均值从11.45%降低至2.31%。
针对中子多重性测量技术中点模型假设在军控核查情况下存在的局限性,为提高核查可靠度,研究点模型算法在武器级球壳型钚部件测量中的逻辑悖论,提出了点模型修正算法。在点模型算法中引入自发裂变中子和氧化物次生中子的二阶矩及三阶矩修正因子,获取了修正后的点模型公式。利用探测效率和门份额均为1的理想中子多重性探测器,结合蒙特卡罗模拟平台,研究了修正因子与球壳型钚部件质量、泄漏增殖因子的关系,并定量了该关系,提出利用迭代法求解修正后的点模型公式。结合蒙特卡罗方法对修正算法进行了数值验证,与点模型算法结果比较：修正算法能将质量偏差平均值从-4.70%降低至-0.70%,氧化物含量份额偏差平均值从11.45%降低至2.31%。
2014, 26: 094003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.094003
摘要:
为了减少Am-Li中子本底对高浓铀部件质量主动多重性测量的影响,对大空腔探测系统（NPL-NMC）Am-Li中子本底的优化屏蔽进行了模拟研究,提出了一个基于高密度聚乙烯为中子屏蔽体的优化方案。通过对比模拟结果与屏蔽前实验测量结果,发现屏蔽使Am-Li中子本底探测效率明显降低,从原来的15.77%降为屏蔽后的1.94%,大约降低了87.7%；而屏蔽对裂变中子计数的影响却相对较小,只比屏蔽前降低约2.4%。本底中子计数的降低明显提高了系统对铀部件质量测量的灵敏度,在3000 s测量时间内,其质量测量下限从原来的大约6.4 kg下降到屏蔽后的2.6 kg；同时,屏蔽后的NPL-NMC系统在相同测量条件下,铀部件质量测量准确性提高50%以上。
为了减少Am-Li中子本底对高浓铀部件质量主动多重性测量的影响,对大空腔探测系统（NPL-NMC）Am-Li中子本底的优化屏蔽进行了模拟研究,提出了一个基于高密度聚乙烯为中子屏蔽体的优化方案。通过对比模拟结果与屏蔽前实验测量结果,发现屏蔽使Am-Li中子本底探测效率明显降低,从原来的15.77%降为屏蔽后的1.94%,大约降低了87.7%；而屏蔽对裂变中子计数的影响却相对较小,只比屏蔽前降低约2.4%。本底中子计数的降低明显提高了系统对铀部件质量测量的灵敏度,在3000 s测量时间内,其质量测量下限从原来的大约6.4 kg下降到屏蔽后的2.6 kg；同时,屏蔽后的NPL-NMC系统在相同测量条件下,铀部件质量测量准确性提高50%以上。
2014, 26: 094004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.094004
摘要:
二次电子发射直接影响法拉第探测器测量质子束流的精度，减小或消除二次电子发射的影响是提高束流测量精度的关键。根据二次电子补偿原理设计了二次电子补偿型同轴法拉第探测器，实验发现探测器测量质子束流强度时不能完全实现二次电子补偿。为改进和完善探测器的设计，从理论上分析了补偿片未能完全消除二次电子对束流测量影响的原因，是由于补偿片前向发射二次电子数目大于收集极后向发射二次电子数目所致。为此设计了质子束穿过金属箔发射二次电子测量装置，测量得到能量为5~10 MeV质子穿过10 m厚铜箔时前向与后向发射二次电子产额，验证了理论分析的正确性。
二次电子发射直接影响法拉第探测器测量质子束流的精度，减小或消除二次电子发射的影响是提高束流测量精度的关键。根据二次电子补偿原理设计了二次电子补偿型同轴法拉第探测器，实验发现探测器测量质子束流强度时不能完全实现二次电子补偿。为改进和完善探测器的设计，从理论上分析了补偿片未能完全消除二次电子对束流测量影响的原因，是由于补偿片前向发射二次电子数目大于收集极后向发射二次电子数目所致。为此设计了质子束穿过金属箔发射二次电子测量装置，测量得到能量为5~10 MeV质子穿过10 m厚铜箔时前向与后向发射二次电子产额，验证了理论分析的正确性。
2014, 26: 094005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.094005
摘要:
提出使用面源进行效率转移法刻度133Xe气体体源的探测效率。使用133Ba面源模拟刻度放射性133Xe气体体源的探测效率，在刻度的过程中利用137Cs与133Ba的峰效率比值及133Ba面源远端无符合相加效应，137Cs能峰远近都无符合相加效应等，结合软件模拟建立远近距离峰效率比值的关系，来解决133Ba的符合相加效应。最后，使用面源效率转移法进行气体体源效率刻度，转移法刻度结果和面源模拟法刻度计算值的偏差在1％以内。
提出使用面源进行效率转移法刻度133Xe气体体源的探测效率。使用133Ba面源模拟刻度放射性133Xe气体体源的探测效率，在刻度的过程中利用137Cs与133Ba的峰效率比值及133Ba面源远端无符合相加效应，137Cs能峰远近都无符合相加效应等，结合软件模拟建立远近距离峰效率比值的关系，来解决133Ba的符合相加效应。最后，使用面源效率转移法进行气体体源效率刻度，转移法刻度结果和面源模拟法刻度计算值的偏差在1％以内。
2014, 26: 094006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.094006
摘要:
通过蒙特卡罗模拟和实验测量相结合的方法，获得从50 keV～10 MeV区间射线在直径为30 mm内充1.013 25 MPa氢气的球形含氢正比计数管上的能量响应，结果显示，射线在该计数管中的能量沉积主要集中在100 keV附近及以下。Am-Be中子源和137Cs源的实验测量结果显示，强137Cs源的射线会严重影响含氢正比计数管对Am-Be中子源100 keV以下能谱的测量，这表明，裂变材料介质内的强射线同样会影响到介质内100 keV以下中子能谱的测量。根据计数管对反冲质子和电子电离信号的收集特性，采用上升时间法甄别掉本底射线是可行的。
通过蒙特卡罗模拟和实验测量相结合的方法，获得从50 keV～10 MeV区间射线在直径为30 mm内充1.013 25 MPa氢气的球形含氢正比计数管上的能量响应，结果显示，射线在该计数管中的能量沉积主要集中在100 keV附近及以下。Am-Be中子源和137Cs源的实验测量结果显示，强137Cs源的射线会严重影响含氢正比计数管对Am-Be中子源100 keV以下能谱的测量，这表明，裂变材料介质内的强射线同样会影响到介质内100 keV以下中子能谱的测量。根据计数管对反冲质子和电子电离信号的收集特性，采用上升时间法甄别掉本底射线是可行的。
2014, 26: 095001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.095001
摘要:
给出了基于远程和本地两种控制方式,作为低抖动快前沿重复频率高压脉冲触发源系统的设计原理和方法。研制了一台重复频率为0.01～1 Hz、脉冲输出幅度为10～20 kV、前沿小于10 ns、脉宽大于500 ns以及抖动小于1 ns的高压脉冲触发源。设计上将程控和手动触发信号分别作为重复频率和单次预触发脉冲,驱动后级触发器绝缘栅双极型晶体管,经脉冲变压器变换后控制氢闸流管VE4141放电,实现输出高压脉冲。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了外触发脉冲情况下高压脉冲输出的实验结果。
给出了基于远程和本地两种控制方式,作为低抖动快前沿重复频率高压脉冲触发源系统的设计原理和方法。研制了一台重复频率为0.01～1 Hz、脉冲输出幅度为10～20 kV、前沿小于10 ns、脉宽大于500 ns以及抖动小于1 ns的高压脉冲触发源。设计上将程控和手动触发信号分别作为重复频率和单次预触发脉冲,驱动后级触发器绝缘栅双极型晶体管,经脉冲变压器变换后控制氢闸流管VE4141放电,实现输出高压脉冲。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了外触发脉冲情况下高压脉冲输出的实验结果。
2014, 26: 095002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.095002
摘要:
为获取初级试验平台(PTS)装置分层真空轴向绝缘堆的电压电流,设计、标定了微分型电容分压器和微分环。探头的频响实验表明：绝缘堆电压、电流探头的频响上限分别为270 MHz和100 MHz。两种探头均采用在线标定方法来确定幅值灵敏度系数。电压探头在标定时应当保留绝缘堆外侧的水介质,以保证探头附近电场分布不发生改变。PTS装置的实验结果表明：当装置外围馈入电流基本均匀时,绝缘堆电压电流测量结果与相关测试结果自洽,与理论值基本符合；当馈入绝缘堆的电流分布不均匀时,不同角向探头测量结果的偏差导致总电流计算结果的误差较大。
为获取初级试验平台(PTS)装置分层真空轴向绝缘堆的电压电流,设计、标定了微分型电容分压器和微分环。探头的频响实验表明：绝缘堆电压、电流探头的频响上限分别为270 MHz和100 MHz。两种探头均采用在线标定方法来确定幅值灵敏度系数。电压探头在标定时应当保留绝缘堆外侧的水介质,以保证探头附近电场分布不发生改变。PTS装置的实验结果表明：当装置外围馈入电流基本均匀时,绝缘堆电压电流测量结果与相关测试结果自洽,与理论值基本符合；当馈入绝缘堆的电流分布不均匀时,不同角向探头测量结果的偏差导致总电流计算结果的误差较大。
2014, 26: 095003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.095003
摘要:
在一维反应流体动力学程序SSS的基础上扩充编制一维磁流体力学计算编码SSS/MHD，并对炸药内爆驱动的圆柱形套筒磁通量聚积发生器（MC-1装置）进行了一维磁流体力学模拟计算。分析了空腔磁场向压缩套筒和样品套筒壁中的磁扩散现象，结果表明，在压缩套筒壁中距离空腔0.2 mm处的磁感应强度最大值只有十几T；而在样品套筒壁中距离空腔0.2 mm处的磁感应强度最大值达到几百T，这主要是内外套筒运动速度不同，电磁力与内爆作用力平衡引起的。计算了空腔中磁感应强度的变化曲线和样品套筒内壁的速度历程曲线，得到与实验测试符合的结果。
在一维反应流体动力学程序SSS的基础上扩充编制一维磁流体力学计算编码SSS/MHD，并对炸药内爆驱动的圆柱形套筒磁通量聚积发生器（MC-1装置）进行了一维磁流体力学模拟计算。分析了空腔磁场向压缩套筒和样品套筒壁中的磁扩散现象，结果表明，在压缩套筒壁中距离空腔0.2 mm处的磁感应强度最大值只有十几T；而在样品套筒壁中距离空腔0.2 mm处的磁感应强度最大值达到几百T，这主要是内外套筒运动速度不同，电磁力与内爆作用力平衡引起的。计算了空腔中磁感应强度的变化曲线和样品套筒内壁的速度历程曲线，得到与实验测试符合的结果。
2014, 26: 095004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.095004
摘要:
为获得大电动力、低温升、高结构强度的轨道型电磁发射器，分析了脉冲大电流电磁轨道发射装置的工作性能，对电感梯度、通流能力进行了判定，并分析了重力、电枢电动力与螺栓预紧力共同作用下电磁轨道发射装置的力学特性。结果表明：在导轨长度及截面宽度固定的情况下，截面厚度越小，电感梯度越大；截面厚度越大，温升越低。为了获得大电感梯度、低温升并考虑材料成本，应合理设计各个部件的形状及尺寸。
为获得大电动力、低温升、高结构强度的轨道型电磁发射器，分析了脉冲大电流电磁轨道发射装置的工作性能，对电感梯度、通流能力进行了判定，并分析了重力、电枢电动力与螺栓预紧力共同作用下电磁轨道发射装置的力学特性。结果表明：在导轨长度及截面宽度固定的情况下，截面厚度越小，电感梯度越大；截面厚度越大，温升越低。为了获得大电感梯度、低温升并考虑材料成本，应合理设计各个部件的形状及尺寸。
2014, 26: 095006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.095006
摘要:
介绍了基于短路开关-锐化开关组合的非匹配传输线的工作原理，通过数值模拟分析了开关的导通时间、导通延时以及形成线的长度对输出宽谱振荡脉冲的影响。设计了非匹配传输线的实验装置并在500 kV Marx发生器上开展了实验研究。在短路开关间距为4 mm、腔体内充入SF6气体的压力为1.15 MPa，锐化开关间距为2.5 mm、腔体内SF6气体的压力为1.0 MPa的条件下，在50 传输线上测得的峰值功率为3.3 GW，振荡脉冲的中心频率为169 MHz，百分比带宽为22.9%。
介绍了基于短路开关-锐化开关组合的非匹配传输线的工作原理，通过数值模拟分析了开关的导通时间、导通延时以及形成线的长度对输出宽谱振荡脉冲的影响。设计了非匹配传输线的实验装置并在500 kV Marx发生器上开展了实验研究。在短路开关间距为4 mm、腔体内充入SF6气体的压力为1.15 MPa，锐化开关间距为2.5 mm、腔体内SF6气体的压力为1.0 MPa的条件下，在50 传输线上测得的峰值功率为3.3 GW，振荡脉冲的中心频率为169 MHz，百分比带宽为22.9%。
2014, 26: 095007.
doi: 10.11884/HPLPB201426.095007
摘要:
介绍了用于Z箍缩驱动器的快脉冲直线型变压器驱动源（LTD）原型模块设计和初步实验结果。该模块采用32个子块并联，每个子块由两台100 kV/100 nF脉冲电容器和一只200 kV多间隙气体开关串联组成。32只开关由4路高压脉冲分别触发。模块直径为2.9 m，厚度约27 cm。电路模拟结果表明，在90 kV充电电压下，输出电流幅值为1.0 MA，电流上升时间（10%～90%）约118.6 ns。初步实验结果表明，在约90 m近似匹配电阻负载上获得的电流为995 kA，上升时间（10%～90%）为120.8 ns，脉冲宽度约335.2 ns。实验结果与电路模拟结果较为接近。
介绍了用于Z箍缩驱动器的快脉冲直线型变压器驱动源（LTD）原型模块设计和初步实验结果。该模块采用32个子块并联，每个子块由两台100 kV/100 nF脉冲电容器和一只200 kV多间隙气体开关串联组成。32只开关由4路高压脉冲分别触发。模块直径为2.9 m，厚度约27 cm。电路模拟结果表明，在90 kV充电电压下，输出电流幅值为1.0 MA，电流上升时间（10%～90%）约118.6 ns。初步实验结果表明，在约90 m近似匹配电阻负载上获得的电流为995 kA，上升时间（10%～90%）为120.8 ns，脉冲宽度约335.2 ns。实验结果与电路模拟结果较为接近。
2014, 26: 095005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.095005
摘要:
基于集中参数模型分析了脉冲变压器分布参数、变比、负载阻抗等对输出波形前沿和过冲的影响。在此基础上对传统脉冲变压器、矩阵变压器的分布参数进行了分析对比,分析结果表明相对于传统脉冲变压器,矩阵变压器可获得更小的漏感值,但分布电容将有所增大。设计建造了两台变比分别为1∶60,1∶120传统脉冲变压器及变比为1∶120的矩阵变压器,实验研究表明矩阵变压器可获得更小的上冲特征系数,其分布参数与理论分析结果相吻合。
基于集中参数模型分析了脉冲变压器分布参数、变比、负载阻抗等对输出波形前沿和过冲的影响。在此基础上对传统脉冲变压器、矩阵变压器的分布参数进行了分析对比,分析结果表明相对于传统脉冲变压器,矩阵变压器可获得更小的漏感值,但分布电容将有所增大。设计建造了两台变比分别为1∶60,1∶120传统脉冲变压器及变比为1∶120的矩阵变压器,实验研究表明矩阵变压器可获得更小的上冲特征系数,其分布参数与理论分析结果相吻合。
2014, 26: 095101.
doi: 10.11884/HPLPB201426.095101
摘要:
针对一台用于加速器驱动次临界系统（ADS）的强流质子加速器，即ADS注入器Ⅱ，开展其定时系统和快保护系统的研究工作，设计了一款可在这两个系统中应用的PXIe控制器。该控制器基于现场可编程门阵列设计，可实现光纤通信、PXIe总线通信、延时触发信号输出等功能。其中，光纤通信功能用于实现各PXIe控制器之间的数据传输；PXIe总线通信功能主要是为了实现控制器与工控机之间的数据交互；延时触发信号输出功能可以给出精确的低电压晶体管-晶体管逻辑电平标准的时序触发信号，从而保证加速器的各子系统和设备能够按照一定的时序协调一致地工作。
针对一台用于加速器驱动次临界系统（ADS）的强流质子加速器，即ADS注入器Ⅱ，开展其定时系统和快保护系统的研究工作，设计了一款可在这两个系统中应用的PXIe控制器。该控制器基于现场可编程门阵列设计，可实现光纤通信、PXIe总线通信、延时触发信号输出等功能。其中，光纤通信功能用于实现各PXIe控制器之间的数据传输；PXIe总线通信功能主要是为了实现控制器与工控机之间的数据交互；延时触发信号输出功能可以给出精确的低电压晶体管-晶体管逻辑电平标准的时序触发信号，从而保证加速器的各子系统和设备能够按照一定的时序协调一致地工作。
2014, 26: 099001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.099001
摘要:
介绍了采用中心波长为800 nm的飞秒激光在不锈钢(316L)表面诱导产生独立显示图案的研究。结果表明，当扫描速率为15 mm/s，扫描行距为20 m，能量密度为1.1 J/cm2时，飞秒激光能够在不锈钢表面形成均匀的周期为540 nm的亚波长条纹结构。利用条纹结构的方向与激光光波偏振方向严格垂直的特性，通过改变激光偏振，可以在金属表面形成不同方向的条纹图案。在照明白光的辐照下，改变样品的方位角，形成的图案能够以彩色方式显示出来。此外，对使图案彩色显示的坐标区域与图案色彩能够覆盖的可见光谱范围进行了研究，并对其可能的应用进行分析。
介绍了采用中心波长为800 nm的飞秒激光在不锈钢(316L)表面诱导产生独立显示图案的研究。结果表明，当扫描速率为15 mm/s，扫描行距为20 m，能量密度为1.1 J/cm2时，飞秒激光能够在不锈钢表面形成均匀的周期为540 nm的亚波长条纹结构。利用条纹结构的方向与激光光波偏振方向严格垂直的特性，通过改变激光偏振，可以在金属表面形成不同方向的条纹图案。在照明白光的辐照下，改变样品的方位角，形成的图案能够以彩色方式显示出来。此外，对使图案彩色显示的坐标区域与图案色彩能够覆盖的可见光谱范围进行了研究，并对其可能的应用进行分析。
