LiNbO3电光偏转器的研究

从电光效应出发，对ＬｉＮｂＯ３电光偏转器的基本品质因子进行研究，导出了偏转器的设计公式，用有限差分法计算了四柱面电极电光偏转器的电场分布，对不同结构参数，给出了梯度线性度和结构因子。     

应用双面电极的PLZT横向电光调制器电场的精确解

使用保角变换方法导出了横向电光调制器中双面电极结构的电场和电容的解析表达式，给出了用于ＰＬＺＴ电光陶瓷介质中二次电光效应分析的电场分布的物理图像。通过计算对比表明，双面电极结构电极边级区域由于过剩双折射引起的强度调制非均匀性较单面电极有所改善。     

畴反转结构片状集成4×4电光开关的设计与仿真

基于铁电体畴反转结构的电光偏转特性,设计了一种片状集成的4×4电光开关,其由四个结构相同的半抛物和四个抛物形微小偏转器集成构成.通过优化抛物形偏转器结构,给出了电光开关的设计参量,电光开关性能通过光束传播法进行仿真模拟,仿真结果表明该开关切实可行.实际应用中,系统误差可以通过电场调节补偿,使光路准确交换.该片状电光开关的整体尺寸为48 mm×2.2mm×0.5 mm(长×宽×高),最大使用电场约13.73 V/μm,适用于高速交换的光互连系统.     

畴反转结构片状集成4×4电光开关的设计与仿真

基于铁电体畴反转结构的电光偏转特性,设计了一种片状集成的4×4电光开关,其由四个结构相同的半抛物和四个抛物形微小偏转器集成构成.通过优化抛物形偏转器结构,给出了电光开关的设计参量,电光开关性能通过光束传播法进行仿真模拟,仿真结果表明该开关切实可行.实际应用中,系统误差可以通过电场调节补偿,使光路准确交换.该片状电光开关的整体尺寸为48 mm×2.2 mm×0.5 mm(长×宽×高),最大使用电场约13.73 V/μm,适用于高速交换的光互连系统.     

无电极电光电场传感器灵敏度提高的研究

从提高灵敏度角度出发,理论上分析了无电极电光电场传感器电极长度与灵敏度和带宽的关系.通过比较不同结构的传输函数,验证平衡检测方式的可行性,最后选取使用平衡检测的三端口结构作为实验器件结构,从而为器件制作的可行性方案从理论上作了验证.     

一种8行任意扫描的电光扫瞄器

 针对激光的快速智能扫描,综合利用晶体的双折射效应和电光效应,提出一种电控集成8行任意扫瞄的高速光扫描方案。主要由三级数字电光偏转器和8×1的周期性极化电光棱镜组构成,其中3个电光快门和3块双折射晶体构成三级数字偏转器,通过半波电压的控制实现行位置的转换,一定数目的周期性极化电光棱镜级联组成单行偏转器,通过控制电压进行单行扫描,根据电场施加方式可实现数字型或者连续型扫描。利用梯形结构的电光棱镜组设计了最大电压为5.822 kV时,扫描视场为17.256°的可通过联机控制进行任意行扫描的高速激光扫描器。     

电光全内反射调制

研究各种无侵袭电光采样技术,尤其是研究电信号在半导体中的传播技术是有意义的。通常是根据施加电场所引起的寻常光线和非常光线的指数变化来讨论电光效应,这种变化与外加电场成正比。调制电场和光场之间电光晶体中的相互作用产生光场的垂直分量。把电光晶体放在交叉偏振器之间,这种效应可以转换为一种强度调制。     

光束偏转器传输特性对系统定向准确度的影响

基于光束在单轴晶体交界面处的折射理论和单轴晶体中的矢量传播理论,研究了基模高斯光束通过铌酸锂光束偏转器后的电场变化,计算得到了光束定向系统探测器输出的中频电流与光束失配角之间的关系曲线.结果表明:通过铌酸锂光束偏转器后的基模高斯光束的电场分布发生了细微的变化,这种细微的电场变化将改变输出中频电流与光束失配角之间的对应关系.借助该修正的数学模型,可提高光束定向系统的角度测量准确度.     

新型KTP电光偏转器的设计和分析

设计了新ＫＴＰ电光偏转器，当通光口径Ｄ＝４ｍｍ，长度Ｌ＝４０ｍｍ时，其时间分辨率为１８０ｐｓ，从而可获得最窄宽度为４００ｐｓ的整形激光脉冲，而相同结构的ＬｉＮｂＯ３电光偏转器最窄只可获得宽度为８３０ｐｓ的整形激光脉冲，分析了电光偏转器设计中影响其性能指标的因素，指出利用恒温炉装置可消除激光脉冲在传播过程中的波面畸变。     

非链式脉冲氟化氘激光器的放电特性

为了提升非链式DF激光器输出能量与电光转换效率, 使用有限元分析法, 分别计算了Chang氏电极和粗糙阴极与光滑阳极组成的平板电极间的静电场分布。对于Chang氏电极, 引入了火花针尖端强电场, 计算了火花针紫外预电离放电的电场分布。对于平板电极, 计算了阴极表面毛刺尖端的静电场分布, 发现毛刺会在阴极表面形成一系列较高强度的电场区域而不会导致平板电极间电场均匀性恶化。进而对两种电极进行了脉冲放电实验, 获得了非链式脉冲DF激光器的放电特性和输出参数。实验结果表明:均匀电场分布有利于提高非链式脉冲DF激光器的输出能量;自引发DF激光器阴极毛刺尖端强电场有利于实现体放电;自引发放电更适用于大体积均匀放电。     

HITFL注入引出高压静电偏转板的物理设计

根据兰州重离子治疗专用装置（HITFL）物理设计的要求,采用三维电磁场程序ANSYS建立HITFL环上注入引出高压静电偏转板的物理模型。模型中高压电极的倒角半径为20 mm,电极半宽度为55 mm,计算出静电偏转板物理要求区域内电场的非均匀度为-0.24%～0.24%,区间的电场集中系数为1.37（小于2）,满足物理设计的要求。同时,利用了HIRFL-CSR（兰州重离子冷却储存环）工程CSRm环上注入引出高压静电偏转板物理设计的经验,HITFL环上的静电偏转板采用表面经过氧化处理的锻铝板材以满足耐压性和机械强度的要求。     

Beam steering of external cavity diode laser by an intracavity electro-optic ceramic deflector

A novel beam-steering external cavity diode laser using an intracavity lead lanthanum zirconate titanate(PLZT) electro-optic ceramic deflector is proposed and demonstrated experimentally.The laser consists of a semiconductor laser with single mode fiber coupled output,polarization controller,PLZT electro-optic ceramic deflector,and output concave mirror.By applying proper driven electrical signals on the PLZT electro-optic deflector,the beam deflection angle achieves 5.8 mrad at 1 000 V.A high-speed beam-steering property with less than 120-ns switching time is also observed.Moreover,a good beam quality with Gaussian spatial profile and a linear polarization state are obtained.     

CSR注入引出高压静电偏转板设计

 利用3维电磁场计算程序MAFIA对CSR注入引出静电偏转板的物理结构进行了理论设计。该偏转板高压电极材料采用表面经过阳极氧化处理的锻铝板材,倒角半径为20mm,电极半宽度60mm,其几何形状能够同时满足电场均匀性、耐压性及机械强度的要求,切割板电极采用半钨丝半钽板的结构,入口厚度不大于0.1mm。在设计基础上制造了偏转板模型,并对之进行了真空模拟试验,结果证明该高压静电偏转板的设计方案是合理的,基本满足物理实验要求。     

行波偏转器前置短磁聚焦条纹变像管理论设计与实验研究

条纹变像管因其超高时间分辨特性而成为实现皮秒至飞秒量级时间分辨的重要测量仪器.本文设计了一种同时兼顾高时空分辨的行波偏转器前置短磁聚焦条纹变像管.该管型通过减小电子渡越时间以抑制空间电荷效应、采用偏转器前置以及行波偏转方式提高偏转灵敏度,实现整管时空分辨率的大幅提升.利用CST微波工作室有限元法数值计算条纹变像管行波偏转器的通频带宽、偏转灵敏度,结果表明:本设计中的行波偏转器因其较高的通频带宽特性实现了偏转器上的电磁波相速度在很宽频率范围内与电子轴向群速度匹配,产生更有效偏转.利用CST粒子工作室模拟追踪光电子的运行轨迹,通过最佳像面上的时间调制传递函数和空间调制传递函数,计算得到其理论时间分辨率可达220 fs,空间分辨率高于100 lp/mm.同时根据像差定义给出追踪实际电子轨迹的像差计算方法,实现对变像管成像质量评价.最后利用紫外灯对其进行静态测试,获得静态空间分辨率优于35 lp/mm的结果.     

The aberration theory of a combined electron focusing–deflection system with a rotating deflection field following the rotation of the electrons

A new type of combined magnetic focusing–electrostatic deflection systems whose orientation of deflection field is rotated synchronously with the beam electrons is proposed. This rotation deflection field can be formed by twistification of tube wall electrode (TWE) deflectors. Formulae are derived for the first-order optical properties, third-order geometrical aberrations and first-order chromatic aberrations of this system. A program was written in FORTRAN for numerical computation. An example is given; the computation results show that compared to the conventional systems, the proposed new system has lower deflection aberration coefficients.