亚纳秒光脉冲下GaAs光电开关行为的理论分析

本文对GaAs光电开关在亚纳秒光脉冲(650ps左右)触发下的性能作了理论分析。用计算机数值分析方法计算了光电开关的电导随光脉冲的变化过程,分析了光脉冲的能量、半宽度的涨落引起的光电开关的触发跳动、响应时间及幅度的变化规律。在合理选用参数时,用SPICE设计得到了上升沿为5kV/ns,触发跳动小于5ps的斜坡电压,从而证实了光电开关在亚纳秒光脉冲作用下的可行性。     

外光注入半导体激光器实现重复速率可调全光时钟分频

采用Fabry-Perot半导体激光器作为全光时钟分频器件,利用光注入半导体激光器产生的非线性动力学特性,实现了光脉冲的重复速率在9.0 GHz到19.8 GHz范围内连续可调的全光时钟分频. 同时利用半导体激光器速率方程,对脉冲光注入半导体激光器产生时钟分频进行了数值模拟. 实验和模拟结果表明半导体激光器在光注入的驱动下处于一周期振荡状态,当一周期振荡的二次谐波频率接近脉冲光的重复速率时,其二次谐波和基频被脉冲光同时锁定,此时将输出频率为脉冲光重复速率一半的时钟信号. 同时研究了波长失谐量和注入光功率对 关键词： 周期振荡 时钟分频 光注入 非线性动力学     

受激布里渊散射光脉冲波形的研究

从实验和理论上研究了受激布里渊散射(SBS)光脉冲波形.在Nd∶YAG调Q激光器中实验研究了SBS光脉冲波形随抽运光参数、结构参数和介质参数的变化规律，并利用SBS理论模型进行了数值模拟，实验与数值模拟结果的变化趋势基本一致.结果表明，抽运光能量越小，透镜焦距越短，镜-池间距越长，介质声子寿命越长，SBS光脉冲波形就越不容易出现调制现象.分析和讨论了抽运光参数、结构参数和介质参数对SBS光脉冲波形的影响机理. 关键词： 受激布里渊散射 脉冲波形 抽运光参数 结构参数     

红宝石脉冲激光作用下水银镜片的透射光与反射光特性及其机理分析

研究了一般脉冲红宝石激光对水银镜片的作用.理论上预期,水银镜片的透射光及反射光特性,不仅取决于作用光强,而且还同水银镜片本身的内压密切相关,本文报导了所观察到的实验现象,并初步分析了其作用机理.     

耦合量子点的反常极化

耦合量子点体系可以在激发态实现逆电性.在外电场中,耦合量子点产生极化.通过光激发,其感应电偶极矩反转.这种光电开关效应是一种新的光致现象 关键词：     

一种高双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获分析

数值模拟分析了一种新型高双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获现象,以及泵浦脉冲入射条件对脉冲俘获效果的影响机理.结果表明:泵浦脉冲和信号脉冲处于零色散点附近,且分别处于光子晶体光纤的反常和正常色散区,其走离参量的数值小于10-12 s/m时,可以实现脉冲俘获;泵浦脉冲和信号脉冲的时域中心延迟对泵浦脉冲光谱红移量和信号脉冲光谱...     

长脉冲激光对组成CCD图像传感器的MOS光敏单元的硬破坏机理研究

以帧转移型面阵CCD图像传感器为例,采用有限元法研究了波长1.06 μm,脉宽ms量级长脉冲Nd:YAG激光与组成CCD传感器的MOS光敏单元的作用过程及硬破坏机理.建立了长脉冲激光辐照MOS光敏单元的热力耦合模型,模拟了MOS光敏单元的温度分布和应力分布.研究结果表明:在长脉冲激光作用下,由于S层表面径向压应力超过其抗压强度引起MOS光敏单元出现了OS层间分裂,进而受径向、环向和轴向压应力的共同作用下,在光敏单元还未熔融时,层间分裂就扩大至光敏单元的整个OS层间.OS层间完全分裂会使光敏单元发生硬破坏,并造成CCD传感器中激光照射区的单个或一列光敏单元的功能完全失效.文章的研究结果可为CCD图像传感器的激光损伤及防护提供必要的理论依据. 关键词： 长脉冲激光 CCD图像传感器 硬破坏机理 层间分裂     

脉冲压缩光栅光学拼接方法研究

脉冲压缩光栅是激光约束核聚变系统中的重要光学元件.随着激光约束核聚变工程的快速发展,对光栅的口径要求越来越大.全息技术是制造大口径脉冲压缩光栅的重要手段,其制作的光栅大小受限于记录光学系统口径.为了制造出超大口径的脉冲压缩光栅,提出了一种采用多次曝光拼接技术制作大口径脉冲压缩光栅的方法.该方法采用参考光栅作为检测元件,利用其再现的光学特性,以检测记录干涉光场与已记录光栅之间位相匹配情况,并利用条纹锁定系统控制记录干涉光场的相位,实现光学拼接制作大口径脉冲压缩光栅的目的.开展了1740lp/mm光栅拼接实验研究.拼接对准精度优于30 nm.     

基于法布里-珀罗半导体激光器实现高重复频率光脉冲的时钟分频

实验研究了重复速率为6.32 GHz的光脉冲注人法布里-珀罗(Fabry-Perot)半导体激光器实现3.16 GHz光脉冲输出的时钟分频现象,讨论了 Fabry-Perot半导体激光器的偏置电流、注入光功率、注入光光谱以及光谱线宽等因素对时钟分频的影响.利用光注入半导体激光器产生的周期二振荡非线性动力学特性.实现了高重复速率光脉冲的时钟分频.研究表明,当注入光的光谱较窄且锁定Fabry-Perot半导体激光器某一纵模时,在较低的偏置电流和一定的注入光功率时,时钟分频才能发生.采用半导体激光器的速率方程.通过数值模拟,研究了半导体激光器的偏置电流和线宽增强因子以及注入光功率对时钟分频的影响,所得结果与实验结果相吻合.     

双A共振原子系统中两脉冲光束的同时慢光传输

在热的铯原子汽室中,借助双A共振四波混频效应,实验研究了入射探针光脉冲和产生的共轭光脉冲的同时慢光传输特性.实验中首先将泵浦光锁定在铯原子D1线超精细跃迁F=4→F'=3上,将探针光调至超精细跃迁F=3→F'=3附近扫描,通过对探针光和共轭光增益特性的分析,给出获得最大增益所对应的最佳铯泡温度约110℃.最后,采用365 ns高斯脉冲作为入射探针光脉冲,研究了探针光脉冲和共轭光脉冲的延迟时间与双光子失谐的关系.通过改变双光子失谐,探针光脉冲的延迟时间可以从40 ns增加到343 ns,相应的群速度从1 875 km/s减小到219 km/s;产生的共轭光脉冲的延迟时间可以从12 ns增加到159 ns,相应的群速度从6 250 km/s减小到472 km/s.     

半绝缘GaAs光电导开关非线性电脉冲超快上升特性研究

利用流体模型对光生载流子的输运进行了模拟研究,结果表明载流子在输运过程中形成的光激发电荷畴是产生电脉冲超快上升特性的主要原因.对光激发电荷畴的形成和吸收过程的进一步研究表明：1)形成过程中的光激发电荷畴增强了电子的浓度梯度;2)光激发电荷畴在被阳极吸收的过程中,光电导开关偏置电压的快速下降能促进电流上升速度.光激发电荷畴的形成和吸收两大过程共同作用下,形成了电脉冲的超快上升特性. 关键词： 光电导开关 非线性模式 光激发电荷畴 上升时间     

High-definition PIV analysis on vortex shedding in the cylinder wake

A high-definition analysis based on flow topology is made on the vortex motions under natural and lock-on conditions in the near-wake region of a circular cylinder, where two-dimensional flow fields in the wake-transition regime are measured by a time-resolved PIV system. The Reynolds stress distributions are examined in view of the mean separation streamline and the trajectory ofthe vortex center. It is shown that, by the lock-on, the Reynolds stresses become stronger and their dispositions match well with the shortened wake bubble, indicating perfect synchronization of shedding to the oscillatory forcing flow in the near field, which causes increased lift and drag forces.     

The theory of lock-on transitions in modulated structures

Various approaches to the theory of lock-on transitions are reviewed and related to one another. Some specific examples are then discussed.     

Research on electrical pulse of 20-kV/30-Hz GaAs photoconductive switches

Photoconductive semiconductor switches (PCSSs) are widely used in high power ultra-wideband source applications and precise synchronization control due to their high power low-jitter high-repetition-frequency. In this letter, a 14-mm gap semi-insulating GaAs PCSS biased under 20 kV is triggered by a 1064-nm laser with a repetition frequency of 30 Hz. Although the trigger condition is greater than the threshold of the lock-on effect, the high gain mode is not observed. The results indicate that the high gain mode of the PCSS is quenched by decreasing the remnant voltage of pulsed energy storage capacitor.     

Flame-acoustic coupling of combustion instability in a non-premixed backward-facing step combustor: the role of acoustic-Reynolds stress

Combustion instability in a laboratory scale backward-facing step combustor is numerically investigated by carrying out an acoustically coupled incompressible large eddy simulation of turbulent reacting flow for various Reynolds numbers with fuel injection at the step. The problem is mathematically formulated as a decomposition of the full compressible Navier–Stokes equations using multi-scale analysis by recognising the small length scale and large time scale of the flow field relative to a longitudinal mode acoustic field for low mean Mach numbers. The equations are decomposed into those for an incompressible flow with temperature-dependent density to zeroth order and linearised Euler equations for acoustics as a first order compressibility correction. Explicit coupling terms between the two equation sets are identified to be the flow dilatation as a source of acoustic energy and the acoustic Reynolds stress (ARS) as a source of flow momentum. The numerical simulations are able to capture the experimentally observed flow–acoustic lock-on that signifies the onset of combustion instability, marked by a shift in the dominant frequency from an acoustic to a hydrodynamic mode and accompanied by a nonlinear variation of pressure amplitude. Attention is devoted to flow conditions at two Reynolds numbers before and after lock-on to show that, after lock-on, the ARS causes large-scale vortical rollup resulting in the evolution of a compact flame. As compared to acoustically uncoupled simulations at these Reynolds numbers that show an elongated flame with no significant roll up and disturbance in the upstream flow field, the ARS is seen to alter the shear layer dynamics by affecting the flow field upstream of the step as well, when acoustically coupled.     

纵向受迫振荡圆柱绕流问题的数值模拟

用有限体积法对平行于均匀来流方向受迫振荡的圆柱绕流问题进行了二维数值模拟.雷诺数选取Re=200、855、4000等几种亚临界雷诺数情况.通过研究不同振幅和振动频率下的流场结构和一些重要流动参数如升阻力系数、Strouhal数等随Re数、KC数、Stokes数的变化关系,验证了实验中观察到的一定条件下发生的"频率锁定"现象,并将涡脱落方式划分为三种主要模态.文中引入网格速度,对常用的处理速度与压力耦合的SIMPLE算法作了适当的补充和修改,以适应随时间变化的网格坐标.     

Radon变换在渗流力学反问题中的应用

研究了在渗透系数相差不大的渗流场中椭圆型偏微分方程的系数反问题,通过把CT技术中的Radon变换推广到渗流力学中,给出了渗透系数的计算方法和实例。     

量子霍尔效应的发展历程

量子霍尔效应的发现是新兴的低维凝聚态物理发展中的一件大事,分数量子霍尔效应的发现更是开创了一个研究多体现象的新时代,并将影响到物理学的很多分支,这个领域两次被授予诺贝尔物理奖,引起了人们很大的兴趣,文章介绍了量子霍尔效应发展的历程,主要内容包括１８９７年霍尔发现霍尔效应、１９８０年Ｋｌａｕｓ ｖｏｎ Ｋｌｉｔｚｉｎｇ发现整数量子霍尔效应、１９８２年崔琦和Ｈｏｒｓｔ Ｌ．Ｓｔｏｒｍｅｒ发现分数量子霍     

含砂水对离心泵叶轮磨损的实验研究

黄河、长江流域的河水中泥砂含量较高,严重影响了这些地区输水水泵的使用寿命．本文利用固液两相流水泵实验台和一般的清水离心泵,在不同流量、不同砂粒粒径、不同含砂浓度条件下进行了磨损实验,弄清了上述参数对水泵叶轮磨损部位和程度的影响,为今后进一步探讨叶轮磨损机理和叶型改进提供了有益的实验资料。     

湍流等离子体中的重整化色散方程

从速度v的傅里叶空间K的动力学方程出发,采用算子运算及变换方法,可较简便的算出静电湍流场中的重整化色散方程,在以有效关联时间代替湍流场的时、空关联的近似下,计算了有限关联时间效应的作用,表明它是削弱湍流场影响的。短关联时间极限可看成是湍流场影响的上限估计。讨论了湍流场对离声波、电子朗缪波和低频漂移波的影响。 关键词：