失谐驻波管及其极高纯净驻波场性质的研究

由直径不同的两级直圆管连接而成的两级突变截面驻波管具有失谐性,即高阶共振频率不是一阶共振频率的整数倍. 两级突变截面驻波管的失谐性质能够很好地抑制一阶共振频率激励下的大振幅非线性驻波畸变产生的高次谐波,从而获得大振幅纯净驻波场. 通过对两级突变截面驻波管失谐性质的研究,采用大功率扬声器正接等措施,利用两级突变截面驻波管的失谐性质在一阶共振频率激励下获得了184 dB的极高纯净驻波场,并对二至五阶共振频率激励下的声场进行了相应的实验研究. 在二阶、四阶共振频率激励下分别获得了180和166 dB波形比较规整的大振幅非线性驻波,并在三阶、五阶共振频率激励下观察到了谐波饱和现象和锯齿波. 关键词： 失谐驻波管 大振幅驻波 畸变 饱和     

激光频率调制线型分析

在激光频率调制的理论分析中,一般采用正弦波调制、正弦波解调,而没有讨论调制和解调的其它情况。本文主要分析了Guass线型吸收的情况下,锯齿波调制、方波解调的一次、二次谐波相检结果和三角波调制、方波解调的一次、二次谐波相检结果,以及调制深度对信号谱形和信号强度的影响。我们发现,在锯齿波调制、方波解调情况下,一次、二次谐波谱形和正弦波调制情况区别很大;但在三角波调制、方波解调情况下,可以获得和正弦波调制、正弦波解市场相似的结论。另外,不同的调制深度对输出的调制谱形也有重要的影响。我们还用甲烷的可调谐 红外光调制吸收光谱实验验证了理论分析结果。最终得到结论：频率调制谱的信号谱形及信号强度与调制波形、解调波形和调制深度均有关系。     

非对称波形激光驱动的氢原子高次谐波频移及控制

提出了一种利用非对称波形激光脉冲与原子相互作用在隧穿区发射高次谐波谱的大频移方案.通过数值求解偶极近似下的三维含时薛定谔方程,研究了该激光驱动氢原子发射的高次谐波特性.结果表明,利用上升沿与下降沿不同的非对称激光驱动氢原子所发射的高次谐波在截止位置附近发生了大的频率红移和蓝移,通过改变激光脉冲的上升沿或下降沿,能调控谐波的频移量.产生频移的原因是激光脉冲上升沿或下降沿对谐波贡献的不同所致,当下降沿发射谐波的贡献大于上升沿的贡献时,谐波发生红移,反之则发生蓝移.通过改变激光脉冲波形,在隧穿电离区能够调控截止位置附近原子发射的高次谐波频率,对于给定的某一阶谐波,调控的范围可从奇次阶到邻近偶次阶之间的任意频率处.     

突变截面驻波管和极高纯净驻波场的实验研究

突变截面驻波管属于失谐驻波管,即其高阶共振频率不是一阶共振频率的整数倍。通过对STAS的优化设计,利用STAS的失谐性质在一阶和二阶共振频率下激励分别获得了180 dB和177 dB的极高纯净驻波声场。尽管声压级已经很高,但在接下来的对一阶和二阶共振频率激励下的声波波形畸变和谐波饱和情况进行的实验研究中仍然没有观察到谐波饱和现象。与此同时,对三阶共振频率激励下的声场进行了实验研究,由于三阶共振频率激励下的大振幅非线性声场的二次谐波频率接近六阶共振频率,在声压级达到170 dB时观测到了三阶共振频率激励下的声波波形畸变和谐波饱和现象。      

基于双波长时域合成技术的微波光子波形产生

方波、三角波和锯齿波等微波波形在医学成像、高速通信和高精度测量系统中具有广泛应用.本文提出了一种基于双波长时域合成技术的微波光子波形产生方案,该方案主要采用两个激光器、两个马赫-曾德尔调制器、一个波分复用器和一个可调光延时线.理论分析了方案中方波、锯齿波和三角波波形的时域合成原理,并通过实验成功产生了2.5 GHz重复频率的方波、锯齿波和三角波波形.实验结果与理论分析相符合,验证了该波形产生方案的可行性.并且该系统具有良好的可调谐特性,通过改变微波源的调制频率,可以实现输出微波光子波形的重复频率调谐.实验也成功产生了5 GHz重复频率的方波、锯齿波和三角波波形.     

高次谐波发射的亚原子尺度研究

激光与原子、分子相互作用的高次谐波是产生超短阿秒脉冲和相干高频XUV光源的重要手段之一.为了产生高强度的XUV光源,需要对谐波产生机制深入研究.本文通过数值求解含时薛定谔方程,计算了不同空间位置的含时偶极矩进而得到不同空间位置的高次谐波发射.对不同空间位置的谐波发射谱的分析发现,谐波发射的主要空间位置在核区附近,不同空间位置的谐波中奇次和偶次谐波均能被观察到,整数阶谐波能量辐射强度较大.进一步研究不同空间位置的谐波相位发现,在x=0左右两侧发射的奇次谐波相位相同,偶次谐波相位相反.通过滤波方法分析了不同空间位置的相同次谐波的含时偶极矩信息,发现该相位特征导致了奇次谐波的增强,偶次谐波的消失.     

固体性能研究中的非线性超声波

有限振幅的超声波在固体中传播时会发生波形畸变,伴随着高次谐波的出现。波形畸变主要来自两个方面:固体中晶格原子之间作用力的非线性以及固体中位错和超声的非线性相互作用。本文评述了这些机制所引起的超声非线性传播特征,高次谐波振幅与固体三阶弹性常数的关系以及超声非线性谐波的测量在固体疲劳效应、微裂缝检测中可能的应用。本文也简述了测量超声非线性畸变的实验方法,指出了超声非线性传播中某些有兴趣的问题。     

固体性能研究中的非线性超声波

有限振幅的超声波在固体中传播时会发生波形畸变,伴随着高次谐波的出现。波形畸变主要来自两个方面:固体中晶格原子之间作用力的非线性以及固体中位错和超声的非线性相互作用。本文评述了这些机制所引起的超声非线性传播特征,高次谐波振幅与固体三阶弹性常数的关系以及超声非线性谐波的测量在固体疲劳效应、微裂缝检测中可能的应用。本文也简述了测量超声非线性畸变的实验方法,指出了超声非线性传播中某些有兴趣的问题。     

三阶非线性效应对三次谐波振荡转换的影响

使用快速傅里叶变换和四阶龙格-库塔法,对KDP晶体内以Ⅰ／Ⅱ类角度失谐设置方式的高强度激光三次谐波振荡转换进行了研究,考虑了谐波转换过程中的三阶非线性x^[3]、衍射、离散等效应,并着重研究了KDP晶体的三阶非线性效应对高强度激光三次谐波转换的影响。研究表明,三阶非线性效应降低了三次谐波振荡转换效率,增大了相位扰动对3ω光束的强度调制,然而通过增加二倍频的失谐角△θ8,可以避免三阶非线性效应对三次谐波振荡转换带来的不利影响。     

金属/电介质颗粒复合介质的非线性交流响应

推广T矩阵法来研究二组分颗粒复合介质的非线性交流响应，解析推导出基频、三次及五次谐波频率下的有效线性介电常数及三阶和五阶非线性极化率的解析表达式.当组分颗粒的介电常数为实数时，表达式同以前微扰理论完全一致.进一步数值计算了金属-电介质复合介质的有效非线性交流响应，数值结果表明，体系的三阶、五阶非线性极化率在表面等离子共振频率附近有明显增强，而且，随着体积分数提高，共振峰增强且伴随着共振频率红移现象.还进一步讨论了维度效应对体系非线性交流响应的影响. 关键词： T矩阵方法 复合介质 非线性交流响应     

Compton散射下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱

应用多光子非线性Compton散射模型和非线性Schrodinge方程,将入射光和Compton散射光作为形成等离子体交叉相位调制不稳定性的新机制,给出了高阶色散和高阶非线性下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱表达式,并进行了数值模拟.结果表明:与Compton散射前相比,Comnpton散射下的四阶色散使等负色散区的交叉相位调制不稳定性的两个频谱宽度比正色散区的宽,增益谱第二谱区及其峰值更接近零点,即使小功率光波,高频散射光的高阶色散和高阶非线性对交叉相位调制不稳定性的影响依然不可忽略.正五阶非线性使交叉相位调制不稳定性加强,第二谱区增益谱宽和峰值比第一谱区增大得更为明显;负五阶非线性对交叉相位调制不稳定性起抑制作用,五阶非线性系数绝对值越大,抑制作用越明显.散射使等离子体损耗对交叉相位调制不稳定性的影响减弱,随传输距离增加,增益谱宽缓慢减小.这主要是由于散射产生的非线性有效地补偿因传输距离增加而减小非线性的缘故.     

Compton散射下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱北大核心CSCD

应用多光子非线性Compton散射模型和非线性Schrodinge方程,将入射光和Compton散射光作为形成等离子体交叉相位调制不稳定性的新机制,给出了高阶色散和高阶非线性下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱表达式,并进行了数值模拟.结果表明:与Compton散射前相比,Comnpton散射下的四阶色散使等负色散区的交叉相位调制不稳定性的两个频谱宽度比正色散区的宽,增益谱第二谱区及其峰值更接近零点,即使小功率光波,高频散射光的高阶色散和高阶非线性对交叉相位调制不稳定性的影响依然不可忽略.正五阶非线性使交叉相位调制不稳定性加强,第二谱区增益谱宽和峰值比第一谱区增大得更为明显;负五阶非线性对交叉相位调制不稳定性起抑制作用,五阶非线性系数绝对值越大,抑制作用越明显.散射使等离子体损耗对交叉相位调制不稳定性的影响减弱,随传输距离增加,增益谱宽缓慢减小.这主要是由于散射产生的非线性有效地补偿因传输距离增加而减小非线性的缘故.     

行波管中二次谐波注入对三阶互调的抑制

 利用Christine 1维多信号非线性互作用物理模型,对螺旋线行波管中注入二次谐波后三阶互调的输出进行了模拟。模拟结果表明：在螺旋线大功率行波管中,通过二次谐波注入能有效地抑制三阶互调输出,从而降低了行波管的非线性输出,并存在最佳的注入功率和相位条件,使三阶互调可被抑制到最低。介绍了二次谐波注入抑制三阶互调的实验研究,并与模拟结果进行了比较,两者基本一致。     

锯齿波信号激励增强超声造影剂的次谐波信号

提出了一种利用锯齿波激励以增强超声造影剂微气泡激发的次谐波信噪比的方法。基于修正的Church方程,采用数值计算分析了锯齿波激励下微气泡产生的次谐波的声压阈值及变化特性,并与正弦波激励进行了比较。实验中采用声压相等的基频为2 MHz的锯齿波及正弦波激发一种自制的包膜微气泡造影剂,测量了产生次谐波的激励声压阈值及与激励声压的关系。结果表明,锯齿波信号激励可以增强次谐波信号的强度,相对于正弦波激励增强约13 dB,并且激发声压阈值较低。实验结果与数值计算结果相符。     

级联x^（2）过程产生高量值高阶非线性相移

基于位相失配三倍频（△k≠0)转换，构建了产生高阶非线性相移的x^(2)级联非线性过程。此过程不涉及三阶等其他非线性效应，仅表现为纯的五阶非线性，所感应的非线性相移正比于I^2，进一步的数值计算研究表明x^(2)级联五阶非线性相移不仅符号可控，而且具有丰富的饱和特性，其量值远高于x^(2)级联三阶非线性相移。     

级联χ(2)过程产生高量值高阶非线性相移

基于位相失配三倍频(Δk≠0)转换,构建了产生高阶非线性相移的χ(2)级联非线性过程.此过程不涉及三阶等其他非线性效应,仅表现为纯的五阶非线性,所感应的非线性相移正比于I2.进一步的数值计算研究表明χ(2)级联五阶非线性相移不仅符号可控,而且具有丰富的饱和特性,其量值远高于χ(2)级联三阶非线性相移.     

利用相位啁啾单色中红外激光场产生高次谐波

本文通过求解薛定谔方程,理论探索了高次谐波及孤立阿秒脉冲在相位调制的单色中红外激光场中的产生.研究结果表明,通过加入含时相位啁啾小量,能够有效的提高高次谐波的产生效率,获得超宽平台谐波谱及超短孤立阿秒脉冲.特别是在相位为0.3π的基础上,同时加入啁啾小量βt,在β=0.3时,可得到带宽为822 e V的超连续高次谐波平台.最后通过叠加第二平台高次谐波,可得到带宽仅为2.7 as的孤立阿秒脉冲.且脉冲强度比没有加入啁啾小量的情况下显著增强.     

级联χ2过程产生高量值高阶非线性相移

基于位相失配三倍频(Δk≠0)转换,构建了产生高阶非线性相移的χ(2)级联非线性过程.此过程不涉及三阶等其他非线性效应,仅表现为纯的五阶非线性,所感应的非线性相移正比于I2.进一步的数值计算研究表明χ(2)级联五阶非线性相移不仅符号可控,而且具有丰富的饱和特性,其量值远高于χ(2)级联三阶非线性相移 关键词： 级联非线性相移 倍频     

电磁感应透明的高阶非线性效应对光孤子的影响

研究了电磁感应透明介质中高阶非线性效应对光孤子传输的影响。采用半经典理论获得介质对光场的线性和非线性响应,基于介质特性利用波动理论推演出三-五阶非线性薛定谔方程。介质的线性非线性特性分别决定了群速度色散参量,三阶和五阶非线性系数。研究结果表明,该非线性介质既可以诱导亮孤子也可以诱导暗孤子,取决于群速度色散参量和三阶非线性系数。当前者为负同时后者为正时产生亮孤子,当两者均为负时产生暗孤子,二者可以通过载频与相应跃迁能级失谐的调节获得。与普通非线性薛定谔方程相比,三-五阶非线性薛定谔方程对亮孤子和暗孤子出现的参数和输入条件更加严格。     

四阶色散和五阶非线性对零色散附近交叉相位调制不稳定性的综合影响

从包含高阶色散和高阶非线性的广义非线性薛定谔方程出发,研究了零色散附近交叉相位调制不稳定性增益谱,分析了四阶色散和五阶非线性系数对增益谱的影响.结果表明：当光脉冲工作在零色散附近时,四阶色散对交叉相位调制不稳定性起决定作用,它使增益谱变宽.正（负）五阶非线性使增益谱的谱宽和峰值增大（减小）.随着二阶色散的增加,四阶色散对增益谱的影响越来越小.