L波段相对论速调管的3维粒子模拟

采用高频场软件对输入腔、中间腔和输出腔的高频特性进行冷腔分析。利用3维粒子模拟软件对L波段强流相对论速调管进行整体建模,模拟分析了整管工作情况,并讨论了3维模型中输入、输出耦合结构的引入对结果的影响。模拟参数为:电子束电压500 kV,电流5 kA,微波频率1.3 GHz,输出平均功率600MW,效率约25%。     

轴对称折叠组合多通道板条型CO2激光器

基于轴对称折叠组合腔CO2激光器和多通道板条型CO2激光器的特点,提出了轴对称折叠组合多通道板条型CO2激光器模型。通过对模型建立、参数设定、腔特性分析、数值模拟等方面的研究,得到输出光强的近场分布规律。通过分析可知其具有共面输出、多光束并和、光束分布高度对称、近场光能强并分布集中等特点。对CO2激光器的研究有一定的参考价值。     

脉冲功率技术在短波长气体激光器中的应用

 介绍了脉冲功率技术在离子准分子、准分子和软X射线激光研究中的应用情况。给出了三种激光产生对泵浦源电学参数的要求，并给出实现这些电学参数的实验装置以及实验装置的性能指标。在软X射线激光研究方面，利用10级Marx发生器和Blumlein传输线，建立了最高电流峰值40 kA，前沿为26.6 ns的毛细管放电装置，并实现了46.9 nm激光输出。建立了输出电压600 kV、输出电流20 kA的电子束装置，并作为泵浦源实现了离子准分子光腔效应。为了泵浦S2准分子，采用横向放电方式和低电感放电回路，实现了电压脉冲宽度为29.2 ns的窄脉冲放电。     

放电泵浦ArF准分子激光动力学模拟与参数分析

利用一维流体模型研究了放电泵浦ArF准分子激光动力学过程,得到气体放电过程中放电电路的电流电压波形,得到了电子密度、光子密度、电场的时空分布特性,分析了放电参数对激光输出的影响。结果表明,电路参数、工作气压、氟气比例均对激光输出有显著影响,放电电路中的电感值对输出影响较小,参数范围较广,而电路中较小的峰化电容值有利于获得长脉冲输出,气压太大或太小都会使输出能量降低,同样,氟气比例太大或太小也会使输出能量降低。     

C波段相对论速调管放大器3维整管模拟研究

 建立了带输入、输出波导结构的C波段相对论速调管放大器3维整管模型,利用3维软件对其高频特性进行了数值计算研究,对整管结构进行了优化设计。并用3维PIC程序对电子束经过输入腔后的束流调制、注入微波的吸收情况、中间腔对束流的调制以及输出腔后微波提取情况进行了模拟研究。模拟结果表明：输入腔与微波注入波导匹配较好,注入微波能被电子束和谐振腔很好吸收,在输入腔间隙后20 cm处得到了11%的基波电流调制深度;在中间腔后15 cm处得到了约76%的基波电流调制深度;在中间腔后电流调制最强处加上输出腔,提取到800 MW的输出微波,效率26%。     

直线变压器驱动源感应腔电路建模方法

参照研制成功的300 kA直线变压器驱动源单级感应腔的物理设计和电气参数,在考虑气体开关火花通道电阻、放电支路间电磁耦合、磁芯磁滞及饱和特性、次级功率传输的情况下,建立了较完备的单级感应腔电路模型。实验验证了模型的有效性,感应腔正常输出和单支路开关自放电时模拟结果与实验波形均吻合较好,表明模型可以模拟腔内电气元件异常时感应腔的工作特性。     

X波段相对论大功率速调管放大器的高频结构模拟研究

采用MAGIC 2.5D模拟软件,建立了X波段11.424GHz相对论大功率速调管放大器的高频结构模型。该模型由5个简单药盒型谐振腔组成,包括1个输入腔、3个中间腔和1个输出腔。研究了该模型的高频特性,初步设计漂移管及各谐振腔结构参数,再结合热腔模拟,研究了输入腔的吸收匹配问题,依据各腔体对基波电流逐级调制情况,优化配合各腔体的间隙等结构参数,从而获得电子束的最佳调制状态,最后通过调节外加均匀磁场大小获得百MW功率输出,结果表明:在加速电压520kV、束电流460A、外加磁场0.4T的条件下,当注入信号功率为1kW时,基波电流调制深度达162%,最终输出功率105MW,效率43.5%,增益50dB。     

全内腔可调谐CO2激光器

研制了一台用光栅选支,压电驱动改变腔长的连续CO₂调频激光器。采用全内腔结构,四电极放电。在腔长为2m、放电长度为1.5m的条件下,获得稳定激光输出。输出激光谱线80条以上,最强单线输出功率50 W,单线调谐宽度70 MHz。     

高效率激光二极管侧泵绿光激光器

根据ABCD传输矩阵理论,对激光二极管侧泵的Nd∶YAG/KTP腔内倍频固体激光器Z型谐振腔进行了理论分析,采用Matlab对腔参数进行了理论计算。通过理论计算,选择适当腔参数进行了实验研究,当重复频率为9 kHz,输入电功率302.5 W时,获得了17.27 W绿光输出,输出不稳定性小于0.9%,电光转化效率为5.7%,光束质量因子M2x=3.351, M2y=3.759,发散角为0.68 mrad。     

侧面预电离氟化氪激光器研制

采用侧面紫外火花隙自动预电离代替小极上小孔预电离，使放电泵浦氟化氪激光器的主放电均匀性大为改善。输出激光能量由１４０ｍＪ提高到２５０ｍＪ，增益区光能密度为２．３Ｊ／１，同时电极寿命和气体寿命也大为提高。     

轴对称折叠组合腔CO2激光器的实验研究

对轴对称折叠组合腔CO2激光器进行了相关的实验研究。主要用线图的方式研究了在两种不同混合气体比例条件下,输出功率与放电电流之间和输出功率与放电气压之间的关系。引入辅助气体xe后,输出功率有很大的提高,能够达到35％左右。根据模型结构的实际参数,运用数值计算的方法模拟画出其输出光强和光斑分布图。以三维5根、7根和9根放电...     

大功率脉冲TEA CO2激光器配气比对输出的影响

大功率脉冲TEA CO2激光器的放电腔在不同工作气压和不同配气比例条件下对激光器输出能量和电光转换效率均有较大影响,因此,通过充气压力从30kPa到60kPa的改变和配气比例CO₂:N₂＝1:1到CO2:N2＝1:4的变化,可以改变激光器的输出能量,提高激光器电光转换效率。实验结果表明：当CO2:N2的配气比例为1:3时,激光器输出的电光转换效率存在最佳点。在最佳配气比例CO2:N2:He＝3:9:28,总气压40kPa和注入激励电能保持不变的情况下,激光器单脉冲放电时的输出能量为24.6J;激光器高重复频率放电运转时的电光转换效率达16.4％。激光器的最高放电频率可以达到500Hz并且连续稳定运行工作。     

一种广义三模腔光机械系统的相干完美吸收与透射

提出了一种广义的三模式腔光机械系统,系统的中间是一个反射率为100%的可移动的全反射机械振子,两侧均由一个部分透射的固定光学腔镜构成.其中两个光学腔由一束较强的控制场和一束较弱的信号场驱动与同一个机械振子实现耦合.较弱的信号场将会被该系统完全吸收而不产生任何能量输出,并且当相干完美吸收产生时,输入信号场的能量将由两个腔场和机械模共同分担;较弱的输入信号场由一个腔完美透视到另一个腔而不产生任何的能量损耗.分析与数值结果显示,在不同参数机制下,在该三模光机械系统中可以实现相干完美吸收、相干完美透射和相干完美合成的量子现象.此外,改变腔与腔之间的耦合度,可以实现输出探测场在相干完美吸收和相干完美透射之间转换;通过简单的相位调制,可以实现探测场左腔-右腔的输出和输入方向的互换.这些动态控制在量子信息网络可用来构造光子开关、光子路由、光子交换机等一些特殊功能的光子学器件.     

氩气微腔放电中特性参数的数值模拟研究

本文采用二维自洽完全流体模型,针对阳极为通孔的高气压微腔放电结构,研究了微腔放电的参数特性.数值计算得到了氩气压强为100 Torr,放电稳态时的电势分布、电子数密度分布和电子温度分布等重要参数.模拟结果表明放电区存在显著的阴极鞘层结构,电子数密度的峰值达到10²⁰ m^-3,电子温度的量级为几个eV至十几eV,该结论与实验结果相一致.数值模拟合理的解释了微腔放电的基本原理. 关键词： 微腔放电 等离子体模拟 流体模型     

球形端面光纤与黑体光源耦合效率分析

为提高黑体光源的入纤强度,采用球形端面光纤为接收光纤,建立球形端面光纤与黑体辐射腔光能耦合模型,分析球形端面光纤参数、黑体腔参数等对光能耦合效率的影响.搭建黑体腔与球形端面光纤的光能耦合实验系统,在800～1 000℃条件下开展了光能耦合实验,结果表明:随着球形端头直径的增加,耦合光能先增大后减小;当曲率半径约为85μm时,光能耦合强度最高.相对于平端面光纤而言,耦合效率提高约60%.     

温差电现象物理教学演示仪

利用半导体制冷片既可由温差产生电能输出又可由输入的电能制冷的原理,研制了可用于物理教学演示的温差电现象演示仪。     

折叠式长脉冲XeCl准分子激光器

本文报道一台新颖的双通道放电泵浦的准分子激光器,采用折叠式光路构成一个较长的激光腔(2m),同时适当拉长放电时间,获得了150ns、150mJ的激光输出。     

S波段长脉冲相对论速调管放大器的初步研究

根据脉冲缩短机理分析结果和本工作提出的抑制措施，S波段RKA的高频系统采用了高阶工作模式，输入腔采用5λ／4的工作模式，采用了以3λ／4为工作模式的中间腔，采用了3λ／4为工作模式的输出腔。采用Superfish程序计算了高频系统内部的电磁场分布，并且采用了Mafia程序对三维结构的输入腔和输出腔内部的电磁场分布及多种模式特性进行了分析。实验中，调试出了有载Q值可调的输入腔，频率范围为2．83-2．93GHz、有载Q值范围为25～110；设计加工了频率可调的中间腔；设计、加工和调试了有载Q值为11的输出腔。     

提高灯泵钛宝石激光器效率的技术途径

介绍了几种提高灯泵钛宝石激光器效率的技术途径,包括脉冲氙灯参数的选取,放电电流的优化,泵浦腔几何结构的设计,光学谐振腔参数的优化和输出耦合镜最佳透过率的选取。通过以上各项技术的完善,激光效率得到明显提高,从０．５％到２％［１］。     

小型高压重复频率微秒脉冲电源及其放电应用

针对实验产生等离子体的需求,研制了一种高压微秒脉冲电源,输出电压最大值为30kV,上升沿最小为300ns、脉宽0.5μs。测试结果表明电源的输出特性由负载决定,同时调节输入电压、触发脉宽可以改变电源的输出脉冲。研究了针-针放电负载时,电源重复频率以及针针间隙对于放电模式的影响,并通过研究电源输出随负载的变化来区别不同的放电模式,最后把电源成功应用于介质阻挡放电。