正态分布随机数发生器及其在模拟光传输软件中的应用

利用计算机高级语言提供的伪随机数发生器,通过“高斯筛选”和“求平均值”两种方法,开发出满足正态分布的随机数发生器。将其应用于分析大型激光装置光路稳定性的模拟软件中,成功地完成了对“神光Ⅲ原型装置四程放大器”的光路稳定性分析。     

单探头量子随机码发生器

文章介绍一种只用单个单光子探测器的量子真随机数发生器,装置中以3 dB光纤分束器将一个单光子脉冲分解为两个,相对延时后再合成一路由同一单光子探测器接收,由于单光子在3 dB分束器上分束的随机性,光子出现在任一路上的几率相等,将光子出现在其中一路上的定义为1,另一路定义为0,由此可得到一组只由单光子的量子分束行为决定的随机码.采用单个单光子探头,不仅可以减少装置体积,降低成本,还避免了使用双探头时,由于两个探头的基本性能和老化性能不一致所带来的问题.全光纤结构,使得装置内部的光路全封闭,装置具有抗污染和长期稳定性.     

多程放大系统总体光路的稳定性研究

 根据打靶精度要求分解系统的稳定性指标,利用光线追迹并通过三维矩阵与代数运算相结合的方法,开发了分析多程放大系统总体光路稳定性的仿真软件。针对神光-Ⅲ原型装置的总体光路的数学模型,完成了各单个元件稳定性对打靶弹着点的影响的模拟计算。     

ICF装置靶场结构总体稳定性设计

 通过分析光学元件的动力学响应,计算靶场每条光路的结构漂移误差,进行了靶场结构总体稳定性评估。神光主机装置单光路靶场结构漂移误差计算结果表明：其靶场结构设计满足稳定性要求,该方法可以应用在ICF装置靶场结构总体稳定性设计中,但所得的漂移误差的裕度应大于一个给定的合理值。     

“神光Ⅲ”装置靶场结构设计

“神光Ⅲ”主机装置作为世界第三大ICF激光装置,其靶场具有光路排布复杂、物理诊断设备多和结构庞大、繁多及空间复杂等特点。如何满足靶场中数以百计的光学元件极为苛刻的微米级稳定性要求,合理设计结构空间布局保证具有百级洁净度要求光学元件的在线安装和更换,以及超大尺度铝制真空靶室、巨型钢结构光学平台一编组站等单元结构设计都是装置靶场系统结构设计的关键。我们采用靶场总体稳定性分析、三维设计及虚拟仿真技术、模块化、插件化等设计方法,完成了“神光Ⅲ”主机装置的靶场结构设计。     

基于有限元分析的大型固体激光器稳定性指标重分配

在大型固体激光器结构稳定性设计中,使用等概率分配方法的分配值作为光学元件稳定性设计指标常常会增加结构设计的难度,造成结构建造的巨大浪费。为此,提出了基于结构有限元分析的稳定性指标重分配方法,即将同一光路中光学元件振动响应引起靶点光束的定位误差作为各自的权重系数,采用线性加权和法对稳定性指标进行重新分配。稳定性指标重分配后,所得到的同一光路中各光学元件的安全系数相等。利用此方法对某大型固体激光装置主机装置靶区一条光路中光学元件的稳定性指标进行了重分配,得到每条光路上光学元件稳定性的安全系数均为1.229,满足结构稳定性设计要求。     

激光原型装置结构稳定性指标划分理论及检测

 结构稳定性是ICF驱动器一个重要的设计指标。根据激光原型装置（TIL）多程放大、框架式设计的特点,结合矩阵光学对单个光学元件对光束漂移的影响进行了分析,综合不同光学元件对光束漂移的影响,建立了光学元件稳定性指标分配的数学模型,根据原型装置特点对数学模型中各参数之间的关系进行了确定,求解得到了装置内各个光学元件的稳定性指标,以此作为光机系统结构稳定性的设计要求。经过对原型装置光路稳定性指标的测试,光路稳定性漂移x方向和y方向均方根值为2.78 μm,峰谷偏差值x方向和y方向分别为14.4 μm和15.60 μm。结果表明原型装置结构稳定性漂移满足设计要求,稳定性指标划分方法合理。     

高功率多程放大系统中鬼像的分析

为了有效地避免鬼像破坏,针对采用离轴多程放大的高功率固体激光实验装置的光路特点,利用“光路二叉树”原理和“矩阵光学”方法,将全光路“单元化”为主放大、助推放大、反转器和输出4个部分进行光线追迹和鬼像分析,给出了各个部分的主要鬼像分布.并通过将鬼像分析的结果与前期实验中发现的现象进行比对,证明了此种分析方法的可行性和可靠性.从而为在今后实验装置的改造和类似系统的设计中有效的分析和规避鬼像提供了理论和实验依据.     

一种新型的混沌伪随机数发生器

针对z-logistic这类特殊的混沌映射，实现了有限位计算精度下其真实演化轨道的精确计算.将该生成轨道的二值粗粒化输出用作伪随机序列，很大程度上保留了定义在实数域上混沌随机数发生器作为理想信息源的统计特性和随机特性，使得这种伪随机数发生器优良的统计分布和密码学性能得到理论上的强力支持.此外，该伪随机数发生器的周期长度可准确预测，采用简单算法可有效排除产生短周期的弱密钥，克服了传统混沌伪随机数发生器存在弱密钥且无法简单排除的重大缺陷.理论分析和数值实验验证了这种新型混沌伪随机数发生器在周期长度、统计分布和 关键词： 混沌 伪随机数发生器 信息源     

光杠杆的激光瞄准装置

为了解决杨氏模量等实验中光杠杆的光路调节难度大的问题,对光杠杆光路进行了细致的分析,得到了光路调节所要满足的条件.根据这些条件,在光杠杆的平面镜上安装了一个主要由半导体激光器构成的激光瞄准装置.它在光路调节中起到重要的作用,只要将其激光束对准望远镜尺组上指定的瞄准点,即可满足光路调节的必要条件.该装置使得光杠杆的光路调节操作变得直观、可见、易于掌握,有效地解决了光路调节难度大问题.     

光学仪器照明CAD软件设计

设计了一套照明CAD软件用于实现对光学仪器中照明光路照度分布模拟.对该照明CAD系统的光线追迹与光照度计算方法进行了理论探讨,其中在光照度计算方法中引入了线性同余组合发生器,大大提高了模拟的真实性.运用该软件对实际照明光路进行了分析,分析结果表明该软件获得了需要的照度分布模拟图,能较好地满足用户要求.     

用自装简易实验台完成多种全息照相

引言 从实验教学考虑,对全息照相装置,要求轻便价廉,稳定性好.我们用自装的简易实验台,获得了成功率高质量好的全息照片,并较好地完成了多种全息照相实验教学. 我们曾用商品全息实验台和自装简易实验台拍取了大量全息照片,经过对比分析,发现失败的因素多是由于光路安排不合理产生的.我们认为,全息照相的光路安排很重要,对成败起重要作用.为此,我们采取了在光路安排上注意了对光路的调节和提高物光强度二种措施,用自装简易实验台进行多种全息实验都取得了明显的效果.这二种措施是 1.注意光路调节——由于光波在传播中是遵从几何光学的反射定…     

变角度衰减片对“神光Ⅱ”激光系统光束的影响

用于调节高功率固体激光装置“神光Ⅱ”功率平衡的变角度衰减片会对光束产生影响，包括光轴的横向移动、光路的等效长度发生变化、附加光程及波面的弯曲等。通过变角度衰减片的光学传播矩阵定量地分析了这些影响，特别提到光路的等效长度与光程是不同的概念，需要分别考虑。同时联系变角度衰减片的实际应用情况进行了讨论。     

爆磁压缩发生器模拟装置的设计与仿真

应用Pspice仿真软件建立了一个爆磁压缩发生器模拟装置的等效电路模型,分析了电路中各元件参数对爆磁压缩发生器模拟装置输出电流波形的影响,并根据电路中高压脉冲电容器充电电压的不同优化了四组回路参数。应用灰色关联度分析方法,分析了爆磁压缩发生器模拟装置分别在这四组参数情况下的输出电流波形与被模拟的爆磁压缩发生器输出电流波形的曲线相似度,并对工程上实现该模拟装置存在的问题进行了分析。另外,还对爆磁压缩发生器模拟装置通过脉冲变压器对脉冲形成线充电进行了仿真。结果表明,此方案在理论上可以实现对爆磁压缩发生器输出电流波形上升阶段的准确模拟。     

基于Herriott型长程池的光学设计的研究

提出了一种改进的Herriott型长光程模拟装置,该装置由平面反射镜和凹面反射镜组成,具有等效光程长和便于光路调控的优点.本文讨论了光束直径、镜面尺寸、旋转角度、和镜面反射率对光程和光路调节的影响,并利用ABCD矩阵变换方法分析了系统的稳定性.理论模拟计算了基长为0.6m的装置实现144 m有效光程传输所需的参数和结果.     

高功率激光装置空间滤波器小孔准直

利用新型准直远场探测包光栅元件的双向衍射,实现了空间滤波器的小孔准直,特别是对同一段光路中两个空间滤波器的小孔对准.该方案克服了传统滤波器对小孔尺寸的限制并满足远场准直包高稳定性的要求,在光路远场准直的同时实现了小孔中心位置的监测与准直调整,并在以色列项目中得以成功应用,装置实验结果表明:针对装置15倍衍射极限大小的小孔,对准精度小于小孔直径3%,满足装置器件小孔对准调试小于小孔直径4%的要求.     

重复频率亚纳秒脉冲硬X射线发生器

 研制了一种重复频率快脉冲硬X射线发生器，该发生器的主要设备包括纳秒脉冲功率源、亚纳秒脉冲发生器、功率负载二极管装置、真空系统和二极管运行监测探测器5部分。对该发生器的工作原理、结构特点进行了介绍，通过建立的发生器运行电参数监测以及辐射场参数测量手段，对源的运行电流、电压参数以及辐射场参数进行了初步监测和分析，并考验了源运行的稳定性。结果表明：该发生器结构以及运行方式灵活、稳定性好，实现了射线的能量上限、能谱、强度、脉宽等多种重要参数在线可调，且射线有一定的强度，可以为快响应探头标定等实验提供合适的纳秒、皮秒脉冲硬X射线辐射场。     

神光Ⅱ第九路光路自动准直系统研究

光路自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置中。针对神光Ⅱ第九路装置,设计了一套可行的准直方案,并在装置上进行了实验。实验结果表明,自动准直系统能够在15minSq顺利完成光路的自动调整,小口径近场调整准直精度小于±0．5mm,大口径近场调整准直精度小于±1．0mm,远场准直精度小于±1”,满足了装置的设计要求。     

自消震全息教学实验仪

通过分析全息拍摄光路中各元件对防震的要求，选择一合适的拍摄光路，再加上机械方面的考虑，设计出一种无需防震台的全息实验装置。     

极紫外光源锡液滴靶的检测研究

采用正交放置的两路CCD,基于图像采集及处理的方法,建立了极紫外光源锡液滴靶发生装置的锡液滴检测系统,可以实时监测锡液滴的运动状态及稳定性。对本实验室频率为34kHz的锡靶发生器产生的液滴进行了锡液滴监测实验。监测结果显示,锡液滴直径约为137μm,平均间距为375μm,稳定性较好,并对水平面上横向稳定性进行了分析。