液氮冷却劳厄晶体单色器的热力耦合研究

针对高能同步辐射光源工程材料线站研制的劳厄晶体单色器上受光压弯晶体光学元件,利用有限元方法模拟计算了具有各向异性和低温材料非线性的硅晶体的压弯面形和热变形,计算结果显示硅晶体精确三维点云体载荷的最高温低于面吸收并且体吸收的热变形呈现出非对称性,同时精确给出了压弯和热变形导致晶体变形数据,为束线后续衍射动力学追迹模拟评估对光斑性能的影响提供更加真实可靠的保证。     

SSRF弧矢聚焦双晶单色器

弧矢聚焦双晶单色器采用分离武运动机构设计实现了双晶体多维自由度的独立调节,可工作在固定光束出口高度和可变光束出口高度两种模式.其中聚焦晶体压弯和双晶体方位调节采用了3种不同的柔性铰链机构,单色器第一晶体的冷却采用了轴心馈入直接水冷却机构.研制完成的装置经测试,晶体方位角徽调精度好于O.5"聚焦光斑水平弥散小于25%.     

液氮间接冷却晶体单色器第一晶体热变形模拟计算

针对上海光源U27波荡器光源, 用ANSYS有限元软件对晶体单色器第一晶体液氮间接冷却进行数值模拟, 给出晶体表面倾斜误差与热负载、冷却条件和布喇格角范围等因素的关系, 为晶体单色器的设计与制造提供热缓释依据. 晶体距光源中心24m时最大垂直入射功率密度约为60W/mm², 在布喇格角调节范围小于30°时, 晶体厚度大于30mm, 晶体吸收总功率上限可到240W, 即可满足SSRF储存环电子束流升级到400mA的需求, 采用正常液氮(78K)冷却晶体, 晶体表面热变形倾斜误差可控制在3arcsec以下.     

同步辐射聚焦镜压弯机构设计与面形误差分析

基于同步辐射聚焦镜的原理，对压弯机构进行设计，对压弯理论进行介绍, 并推导了压弯镜理论面形的计算过程；根据设计理论建立了基于柔性铰链的压弯机构的模型，并对压弯机构的参数进行计算，有效长度为84.9 mm，最大力矩为259.8×10-3 N·m。设计并校核了压弯机构，满足了压弯机构在材料力学上的要求；最后针对压弯镜存在的理论面型误差，通过对压弯镜进行有限元仿真得到模拟值，与理论值进行对比，分析了不同的因素对面型误差的影响。     

双晶单色器弧矢聚焦晶体面形有限元分析

简要介绍了弧矢聚焦双晶单色器的基本原理、聚焦晶体的压弯以及鞍形形变的抑制,提出了柔性铰链弧矢聚焦晶体压弯机构,对弧矢聚焦晶体衍射面的子午形变和弧矢弯曲面形进行了有限元分析;用光学追踪程序SHADOW得出了弧矢聚焦晶体衍射面面形对单色器的光通量和分辨率的影响。     

液氮冷却硅晶体单色器的流固耦合传热研究

液氮冷却硅晶体单色器是一个流固耦合传热系统,涉及固体部件之间的传热和计算流体力学(CFD)问题。硅晶体和无氧铜之间发生热传导,无氧铜和液氮之间进行对流换热。确定上述流固耦合传热系统的内部边界条件成为该系统研究的难点。因此,采用热流固三场耦合分析方法将液氮-无氧铜-硅晶体作为一个整体进行研究,计算时只定义系统的外部边界条件。该冷却结构设计考虑了硅晶体和无氧铜之间的接触热阻和液氮在冷却通道内的流动,因而模拟结果与实际状况更加接近,且此液氮间接冷却硅晶体单色器结构能够承受870W的热负荷将用于北京先进光源。     

104 W内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器

报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd:YAG绿光激光器,针对KTP晶体热效应和激光热稳定腔,采取了对KTP晶体进行低温冷却的优化措施,以便减少KTP晶体的热效应导致的相位失配,同时兼顾了Nd:YAG棒的热致双折射效应和KTP晶体热透镜效应,设计了热稳定谐振腔;实验中采用80个20 W激光二极管阵列侧面抽运Nd:YAG棒和Ⅱ类相位匹配KTP晶体(在27℃时相位匹配角为φ=23.6°;θ=90°,尺寸为7 mm×7 mm×10 mm)内腔倍频技术,谐振腔腔长为530 mm,KTP晶体的冷却温度为4.3 ℃,抽运电流为18.3 A时,实现平均功率达104 W、脉冲宽度为130 ns的532 nm激光输出;其重复频率为20.7 kHz.光-光转换效率为10.2%.     

等截面反射镜椭圆压弯机构变像距压弯

针对新设计的等截面反射镜椭圆压弯机构在固定物距(即反射镜在光路中位置不变)的情况下,研究了实现大范围像距调整(即样品位置发生改变)时镜面面形误差等问题。通过理论分析并借助有限元分析软件计算等截面平面镜压弯至不同(反射点处像距不同)椭圆柱面时的理论斜率误差,最后对椭圆压弯机构样机进行了实际压弯测试。实验结果与计算分析均表明:保持物距、掠入射角不变,压弯镜面与理想椭圆柱面之间的斜率误差会随着像距的减小而增大,并且像距越小,镜面斜率误差的增加速度越大。实验测得在反射镜面初始斜率误差为0.397μrad的情况下,全部像距范围(21.5～3.8 m)内压弯镜面的实际斜率误差在0.402～0.560μrad之间,重复精度为0.051μrad,均满足上海光源光束线的设计要求。本文研究证明了使用等截面反射镜压弯机构进行椭圆柱面压弯可以实现聚焦镜工作像距在大范围内的连续调节。     

低温单色器硅晶体界面接触热阻的实验研究

随着同步辐射装置的发展,同步辐射光源亮度不断地提高,其会对单色器硅晶体产生巨大的热负荷。若不及时有效地释放这些热负载,会导致晶体局部变形,从而影响光的传输效率。接触热阻是影响硅晶体散热能力的重要因素,因此设计和搭建了固体界面接触热阻的实验测量平台,测量不同填充材料及压力对接触热阻的影响。该研究不仅完善了硅晶体与无氧铜接触热阻在低温真空环境下的实验数据,也为晶体单色器的理论分析和冷却结构设计提供了可靠的参数保证。     

激光、激光技术 激光工作物质

TN244 2005053303 侧面抽运板状激光介质的热汇冷却=Cooling of a side- pumped laser slab by heat sink[刊,中]／王军荣(清华大学 航天航空学院,传热强化与过程节能教育部重点实验室． 北京(100084)),闵敬春…∥光学学报．-2005,25(6)．- 829-934 以不均匀换热系数模型为基础,研究了具有非均匀内 热源的侧面双向抽运板状激光介质在狭窄通道强制对流 冷却情况下的耦合换热问题．对热汇冷却方案下介质的温 度分布和热应力分布进行了数值模拟和分析,并对复合介 质、蓝宝石和金刚石3种热汇材料进行对比。结果表明, 忽视换热系数的非均匀性将导致应力计算结果偏低。对 于侧面抽运、侧面冷却的激光介质,金刚石热汇冷却方案 最佳,蓝宝石热汇方案次之,而复合介质方案不宜采用。 图5表2参14(于晓光)     

光学材料 光学晶体、液晶

O734 2005021488 二维光子晶体的制备及应用=Fabrication and application of two-dimension photonic crystals[刊,中]／方斌(浙江大 学硅材料国家重点实验室．浙江,杭州(310027)),李东升 …//光电子技术与信息．-2004,17(5)．-6-9 主要论述二维光子晶体的制备方法和二维光子晶体 器件,着重讨论了光子晶体在未来的光学器件集成方面广 阔的应用前景。图4参18(严寒)     

Nd3+:NaLa(WO4)2晶体的生长和光学性质

用双坩埚法从高温溶液里生长出线度达7 mm的Nd3 : NaLa(WO4)2晶体.扫描电子显微镜的观察结果表明,虽然在晶体冷却过程中经历了两个相变,但相变并未造成晶体开裂;样品的X射线衍射花样可以看出,所得晶体为纯低温四方相的Nd3 :NaLa(WO4)2．在室温下对晶体的光吸收和光发射作了测量,发现晶体在804 nm有个半高宽达到23 nm的宽吸收峰．讨算出晶体在804 nm处的吸收截面为7．24×10-20 cm2,在1057 nm处的发射截面为6．54×10-20 cm2．     

液氮温度下浅陷阱与施主作为单声子的光谱与传递实验的声子检测器

用特殊的方法可以利用深度约为0.01eV的浅线阱(或施主)来检测磷光晶体(或半导体)的单声子。在He冷却的晶体中产生的单声学声子(例如可以用热的气体原子轰击晶体表面产生)具有很长的自由程,因此能在无衰减的情况下贯穿晶体,并能释放弱束缚于晶体中的载流子。这样就可以确定声子的自由程,它的最大能量,传递速度     

薄膜光学 薄膜光学理论与膜系设计

O484．1 2005053671 苝染料杂化氧化锌薄膜的电沉积制备与表征=Dye sensi- tized ZnO hybrid films grown by cathodic electro deposition from non-aqueous electrolyte[刊,中]／何冯耀(上海交通大 学化学化工学院精细化工研究所．上海(200240)),陈秋萍 …∥感光科学与光化学．-2005,23(2)．-123-128     

激光应用 其他应用

TN2492006010252Tm3 掺杂材料激光冷却的研究=Research on laser cool-ing in thulium-doped materials[刊,中]/贾佑华(华东师范大学物理系,光谱学与波谱学教育部重点实验室.上海(200062)),印建平∥光学学报.—2005,25(10).—1375-1379以Tm3 掺杂离子为例,从理论上分析了最小制冷能级间距与激光抽运速率的关系,研究了不同抽运速率下制冷功率与能级间距的关系以及热-光转换效率与能级间距的关系。获得了最佳热-光转换效率与抽运速率的关系,结果表明,最小的制冷能级间距约为4500cm-1,能级间距在5000~6000cm-1的宽度是比较合适的。最后探讨了…     

104W内腔倍频全固态Nd∶YAG绿光激光器

报道了一台高功率内腔倍频全固态Nd∶YAG绿光激光器 ,针对KTP晶体热效应和激光热稳定腔 ,采取了对KTP晶体进行低温冷却的优化措施 ,以便减少KTP晶体的热效应导致的相位失配 ,同时兼顾了Nd∶YAG棒的热致双折射效应和KTP晶体热透镜效应 ,设计了热稳定谐振腔 ;实验中采用 80个 2 0W激光二极管阵列侧面抽运Nd∶YAG棒和Ⅱ类相位匹配KTP晶体 (在 2 7℃时相位匹配角为 =2 3.6° ;θ =90° ,尺寸为 7mm× 7mm× 10mm)内腔倍频技术 ,谐振腔腔长为 5 30mm ,KTP晶体的冷却温度为 4 .3℃ ,抽运电流为 18.3A时 ,实现平均功率达 10 4W、脉冲宽度为 130ns的 5 32nm激光输出 ;其重复频率为 2 0 .7kHz。光光转换效率为 10 .2 %。     

集中受热的晶体和镜子的冷却问题和热变形问题

1引言以接近光速运动的电子转弯时会沿轨道切线方向在非常小的立体角内（通常小于1mrad）发出强烈的电磁幅射，它被称为同步幅射。近年来随着同步辐射功率增加同步辐射装置中镜子和晶体的冷却问题越来越引起人们注意[1-3]。现在计算机能力越来越强，使我们能够更精细地以第三类边界条件研究三维温度场及其相应的变形场。2温度场同步辐射装置中镜子和晶体冷却问题可以看成在高斯分布的热源和均匀的热沉之间的热传导。很久以前有人研究过这类问题[4]。他们假设边界条件为第一类。在我们研究的问题中第三类齐次边界条件更接近实际情况[5]。我们…     

激光安全与防护

TN241 2005010167 基于一维光子晶体带隙反射的YAG激光防护镜=Eye-protection glasses against YAG laser disservice based on the bandgap reflection of one-dimensional photonic crystal [刊,中]／陈明(中科院长春光机所激发态物理重点实验室．吉林,长春(130033)),马少杰…∥发光学报．-2004, 25(3)．-325-328 设计并制备了一种以磷酸盐玻璃为衬底的一维光子晶体YAG激光防护镜。其中一维光子晶体的带隙反射 1．06μm波长的光(透射率低达10-7),加上磷酸盐玻璃对     

光电子技术与器件 光调制与器件

TN761 2005021323 10．6μm高效率声光调制器=10．6μm high efficiency a- cousto-optic modulator[刊,中]／宗德蓉(中科院光电所．四 川,成都(610029)),孙祖红…//光电工程．-2004,31 (12)．-27-29 利用Ge单晶良好的机械、声光性能,研制出工作中心 频率为70 MHz、波长为10．6 μm的锗声光调制器。该器 件采用高品质因数Ge单晶(Ⅲ)作为声光介质,y36°切铌 酸锂晶体作为压电换能器。由于锗器件对热变化特别敏 感,所以设计了环绕结构和背面结构两种不同的吸热系     

物理光学 光的偏振与色散

O436.3 2005020902 非常偏振光在单轴晶体表面的反射-透射研究=Reflection and transmission of extraordinary beam at uniaxial crystal surfaces[刊,中]／宋哲(中科院上海光机所．上海 (201800)),刘立人…//光学学报.-2004,21(4).-1701- 1704 为分析非常偏振光在晶体表面的能量损耗,给出一种 求解反射率和透射率的方法,即根据电磁场的边值关系以