反应堆核泵浦^3He—Ar—Xe气体激光腔内能量沉积数值模拟研究

在TRIM软件计算结果的基础上利用蒙卡方法编制了能量沉积效率与损失率的EDL计算软件,模拟了计算了泵浦腔尺寸、混合气体中^3He分压等参数与能量沉积密度之间的关系,研究了反应堆核泵浦激光腔内的能量沉积问题,推导了了能量沉积密度的函数关系式。     

多段阵列式钕玻璃放大器泵浦腔的光线追迹分析

采用光线追迹和蒙特卡罗法以及实验拟合数据，建立了多段钕玻璃放大器闪光灯泵浦腔的数值计算模型，模拟结果表明，光传输效率，储能密度分布和泵浦均匀性与泵浦腔几何形成有关，提出了一种新泵浦腔构形，它具有效率高，均匀性好和造价不很优点，本文所得结果对大尺寸多段阵列式钕玻璃的大器的设计有参考价值。     

γ射线在LSO晶体中的能量沉积

采用蒙特卡罗程序MCNP计算了γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布并与相应的实验结果进行了对比,验证了该方法的正确性。在此基础上计算了不同能量的γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布,分析了γ射线与物质的不同作用对晶体中能量沉积分布的影响,总结出在晶体轴向和径向的能量沉积分布规律。轴向上,不同能量γ射线在LSO晶体中的能量沉积近似为指数分布,在表面能量沉积密度较小;在径向方向,γ射线在入射轴线上能量沉积密度很高,在距入射轴较近的区域,主要是次级电子产生沉积能量,随着距离的增大,γ射线能量沉积逐渐减小;在距入射轴较远的区域,能量沉积主要是散射γ射线产生。     

反应堆内中子注量率新型探测器的理论研究

利用核泵浦激光强度与入射中子注量率的相关性,探讨了反应堆活性区核泵浦激光中子探测器的理论可行性.从核泵浦激光机理出发,对该中子探测系统——核泵浦激光3He?Ar?Xe气体体系的能量沉积密度和激光的本征效率进行了深入的理论研究.提出了较完整的理论模型,讨论了该系统对中子注量率的响应函数及其检测灵敏度随工作时间的变化情况,论证了该中子探测系统的理论可行性.     

LD泵浦Nd∶GdVO4晶体Cr4+∶YAG被动调Q激光特性研究

考虑腔内光子数密度的空间高斯分布以及晶体热效应的影响,给出了LD泵浦Nd∶GdVO4晶体Cr4+∶YAG被动调Q 1.06 μm激光的耦合速率方程组.数值求解该方程组获得了输出激光的脉冲宽度、重复率、峰值功率以及单脉冲能量随泵浦功率的变化特性,其理论值与实验结果相符.     

太阳光泵浦激光器侧面泵浦效率的提高

太阳光泵浦激光器直接利用太阳光作为泵浦源,实现了太阳光能量到激光能量的直接转化。设计了分腔水冷型金属锥形泵浦腔,以直径8mm,长115mm的Nd:YAG晶体棒作为激光工作物质,用有效面积1.03m2菲涅尔透镜会聚太阳光,实验获得了23.7 W的稳定激光输出,斜效率为7.87%。通过对比实验,改进后的分腔水冷型太阳光泵浦激光器较原有锥形腔激光器有55.92%的激光输出功率提升。分别从侧面泵浦光在冷却水中的吸收损耗以及其耦合效率等方面对新型腔体结构进行了分析,证实了分腔水冷型腔体结构对侧面泵浦效率的提高,并提出了陶瓷漫反射材质的分腔水冷型激光腔的设计。     

脉冲激光二极管泵浦调Q激光器泵浦时间特性研究

从调Q激光器的速率方程出发,对脉冲激光二极管泵浦的调Q激光器在不同泵浦功率及不同透过率情况下的最佳泵浦时间进行了理论分析。计算结果表明,在透过率为20%,腔内损耗为0.05的条件下,1—3倍阈值泵浦功率时,最高效率对应的最佳泵浦时间为1—1.5倍Nd∶YAG荧光寿命;7倍阈值泵浦功率及以上时,最佳泵浦时间约为荧光寿命的一半或者更短。在脉冲泵浦能量相同时,采用较短的泵浦时间(即泵浦功率较高),调Q输出的能量转换效率较高。     

XeCl准分子激光在铅蒸气中的高效率受激电子喇曼散射

本文报道了采用非稳腔XeCl准分子激光泵浦铅蒸气获得52%喇曼能量转换效率.比较了稳腔与非稳腔XeCI激光泵浦下的喇曼转换特性.     

LD泵浦Nd:GdVO4晶体Cr4+:YAG被动调Q激光特性研究

考虑腔内光子数密度的空间高斯分布以及晶体热效应的影响,给出了LD泵浦Nd:GdVO₄ 晶体Cr⁴⁺:YAG被动调Q 1.06 μm激光的耦合速率方程组.数值求解该方程组获得了输出激光的脉冲宽度、重复率、峰值功率以及单脉冲能量随泵浦功率的变化特性,其理论值与实验结果相符.     

用于较大泵浦尺寸半导体泵浦固体激光器的一种特殊腔型

提出一种泵浦固体激光器的特殊腔型,解决了当功率较大时泵浦尺寸较大使得泵浦光斑与激光光斑不匹配的问题,并从激光腔理论和速率方程理论两方面通过数值计算验证了该腔型的优越性.同时对LD泵浦固体激光器以及倍频的设计提出了几条普适原则.     

矩形均匀电子束在激光介质中的能量沉积的模拟计算

本文主要论述了0.5MeV,单能垂直入射的电子束在三种不同密度的氟化氪准分子激光介质中的能量沉积。计算是采用Monte Carlo方法的MCSED程序,光轴方向采用周期性边界条件,因此能够给出平行于和垂直于电子束入射方向的沉积能量的空间分布。本文给出了在三种不同密度下的出射电子的角分布。用该程序对垂直入射的,初始能量为1MeV的电子在半无限大Al靶中的沉积能量的计算结果与ONETRAN程序的结果及实验结果的比较表明MCSED程序的计算结果是可靠的。     

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采用高斯光束的研究方法,结合Fokker-Planck方程,在堆级等离子体条件下模拟了发射波功率密度的改变对电子回旋波功率沉积以及电流驱动的影响。结果表明,高功率密度的波束会拓宽功率沉积剖面,使功率沉积的位置略有外移,电流驱动效率略有降低。     

KTN薄膜脉冲激光沉积过程的机理研究

根据能量平衡原理,导出了脉冲激光作用靶材的烧蚀率公式,并根据流体动力学理论,得出了脉冲激光产生的等离子体的空间运动特性方程,将靶材烧蚀率公式与等离子体空间动力学方程结合起来,根据实验研究了不同激光功率密度和波长对Kta_0.65Nb_0.35O₃(KTN)薄膜沉积特性的影响,得到了一些有价值的结果,并对结果进行了详细的讨论,理论计算结果与实验大体符合. 关键词： PLD技术 烧蚀率 等离子体 KTN薄膜     

吸气式激光推进中激光能量沉积过程的数值模拟

 结合辐射输运方程,在流体力学方程组的能量方程中加入包括空气吸收的激光能量以及高温气体向周围辐射损失的能量源项,转化为辐射流体力学方程组,建立了用于模拟吸气式激光推进中能量沉积过程的物理力学模型和计算方法。该辐射流体力学计算程序可以很好地模拟激光能量沉积过程中空气对激光能量的吸收、等离子体对激光的屏蔽作用以及激光维持的爆轰波的传播规律,计算得到激光能量的沉积效率约为57%,激光维持的爆轰波的传播速度与同等条件下的理论和实验结果吻合得较好。     

Diode-pumped doubly Q-switched Nd:LuVO4 laser with AO modulator and GaAs saturable absorber

A diode-pumped doubly Q-switched Nd:LuVO₄ laser with an acousto-optic (AO) modulator and GaAs saturable absorber has been realized. The pulse profile of the doubly Q-switched Nd:LuVO₄ laser has an almost absolutely symmetric shape. The dependences of pulse width, single-pulse energy and peak power on the incident pump power under different AO repetition rates are measured. By considering the transverse Gaussian distribution of the intracavity photon density and the longitudinal distribution of photon density along the cavity axis, the coupled rate equations of the laser are given. These coupled rate equations are solved numerically and the theoretical results are in agreement with the experimental results.     

Simulation of island aggregation influenced by substrate temperature, incidence kinetic energy and intensity in pulsed laser deposition

Using kinetic Monte Carlo method, we have simulated a pulsed energetic growth process in pulsed laser deposition. During the growth of film, substrate temperature mainly influences upon film morphology by directly enhancing the adatom mobility through the temperature-dependent thermal vibration. By contrast, the effect of incidence kinetic energy on film growth is complex resulting from the collisions between the incident particles and the adatoms. The results show that improving incident kinetic energy cannot significantly accelerate the migration rate of adatom but change surface microstructure and promote single adatom formation resulting in more island aggregation density. Moreover, since pulse-influx characterizes pulsed laser deposition, the intensity per pulse contributes to the evolvement of nucleation density and the results illustrate that a general scaling law different from ordinary power law still exists in energetic growth of pulsed laser deposition.     

激光驱动飞片过程中激光烧蚀深度的计算

利用激光体烧蚀模型,数值模拟了激光驱动飞片的加速过程,包括激光的吸收和飞片的速度历史等。在光强为GW/cm2量级的激光作用下,激光烧蚀产生的等离子体的流体力学运动可用改编的1维La-grange流体力学计算程序SSS来描述。通过计算得到不同激光能量下的飞片密度剖面,由此给出金属薄膜的烧蚀深度与实验测量值进行比对,二者符合得较好。     

高能激光计后向散射能量损失补偿方法研究

针对锥形腔高能激光计后向散射能量损失补偿问题,系统分析了均匀分布激光入射强漫反射面情况下的锥形吸收腔的后向散射问题,进而针对不同高能量激光的输出光斑形状,建立了锥形吸收腔开口处光功率密度分布和后向散射总功率的数学模型,在此基础上对测量结果进行了补偿和修正,有效改善了高能量激光能量测量准确度.     

脉冲CO2激光烧蚀锡靶等离子体的数值研究

使用一维辐射流体力学程序MULTI模拟了脉冲CO2激光烧蚀平面锡靶的过程,研究了脉冲宽度、峰值功率密度、靶材初始密度对锡等离子体电子密度、电子温度的时空分布的影响,并结合统计分析得到最有利于产生13.5 nm 极紫外光的激光脉冲宽度。模拟结果表明,脉冲宽度为100~200 ns的长脉冲激光产生的等离子体有利于实现极紫外输出的最佳条件,通过分析等离子体的电子密度、电子温度的分布对这一结论进行了解释。临界电子密度区域有效吸收了脉冲能量,而低密度的羽辉对激光与极紫外辐射的吸收很少。采用长脉冲激光,使得辐射极紫外等离子体持续时间更长,是提高极紫外辐射效率的有效手段。同时模拟还发现,靶材初始密度对等离子体参数的影响不大。