射频远红外波导自由电子激光器的新特性

 提出了用波导本征模展开的方法计算射频调制的短脉冲电子束在矩形波导中的自发辐射。模展开系数决定了辐射进入TE_0n模的功率。将短脉冲理想化为时间上的d函数,可以发现当辐射频率正好等于用来调制电子束的射频的整数倍时,辐射模式表现为“纯”的波导本征模,此时辐射功率最强。用此方法估算了设计中的上海远红外波导自由电子激光器的辐射功率。     

矩形波导中超短脉冲电子束的相干同步辐射

考虑了当射频调制的超短脉冲电子束径向长度远小于辐射波长时，将其理想化为δ时间函数，提出了用波导本往模展开的方法来计算矩形波导中超短脉冲电子束的相干同步辐射及其频率特性。结果表明：（１）当谐振频率等于调制电子束微脉冲时间隔的射频的整数倍时，辐射模式表现为“纯”的波导本征模。（２）波导效应使得超短脉冲电子束在两个频率处发生相干同步辐射，而且低频支的辐射功率高于高频支的。最后指出波导自由电子激光器单横模     

射频远红外波导自由电子激光器的新特性

将射频调制的超短脉冲电子束理想化为一系列δ时间函数,提出了用波导本征模展开的方法计算波导自由电子激光器中超短脉冲电子束的相干同步辐射.结果发现当谐振频率等于直线加速器射频的整数倍时,辐射模式表现为”纯”的波导本征模另外分析了超短脉冲在矩形波导中相干发射的频率特性和滑移问题,最后推导了有一定脉宽的矩形脉冲对辐射波的增益解析式.     

高功率微波高斯馈源口面场分析

 用波导本征模展开方法对用于高功率微波发射系统的方角锥高斯馈源口面场进行分析，提出结合馈源远场辐射特性和避免高功率击穿折衷选定相应的高斯模注腰半径，进而确定多个波导模幅值，从而为运用模匹配或耦合波理论设计高斯馈源提供依据。     

一种新的永久周期磁铁聚焦的高功率宽带放大器

 提出了一种新的高功率宽带放大器，它由速调管和自由电子脉塞组成，用永久周期磁铁聚焦。研究了这种器件的电子束聚焦、群聚和辐射。在速调管提供一阶调制系数为30%，波导管的半径1.51cm，摇摆器的磁场振幅0.16T，周期7.92cm，电子束的电压490kV，电流50A和半径0.368cm的条件下，预估这种器件的辐射波频率为11.4GHz，输出辐射功率为18MW，输出辐射带宽为44%。     

一种新的永久周期磁铁聚焦的高功率宽带放大器

提出了一种新的高功率宽带放大器，它由速调管和自由电子脉塞组成，用永久周期磁铁聚焦。研究了这种器件的电子束聚焦、群聚和辐射。在速调管提供一阶调制系数为30%，波导管的半径1.51cm，摇摆器的磁场振幅0.16T，周期7.92cm，电子束的电压490kV，电流50A和半径0.368cm的条件下，预估这种器件的辐射波频率为11.4GHz，输出辐射功率为18MW，输出辐射带宽为44%。     

L波段射频加速器电子束微脉冲诊断

 利用切伦柯夫辐射的瞬时发光机理，把相对论电子束打在熔石英靶片上转化为可见光，再用皮秒扫描相机进行测量，就可得到射频直线加速器皮秒电子束微脉冲的峰值电流及微脉冲束团。采用该方法，对L波段射频直线加速器的电子束微脉冲宽度和束团结构进行了诊断。由此构建了一套加速器电子束微脉冲的在线测量系统，该系统对调整加速器工作状态、提高束流品质使之适应自由电子激光要求起到了重要作用。     

辐射致折射率变化用于MeV级脉冲辐射探测的初步研究

MeV级脉冲辐射的高时间分辨测量是惯性约束核聚变诊断领域迫切需要解决的难题,国际上尚无成熟的解决方案.利用脉冲辐射对半导体折射率的超快调制效应,有望建立新的解决方案.为研究体材料半导体折射率对MeV级脉冲辐射的响应规律,分析了系统输出与入射辐射强度的对应关系,分析了基于半导体折射率变化测量MeV级脉冲辐射系统的时间分辨的影响因素.基于自由载流子折射率调制原理,建立了半导体材料在MeV级脉冲辐射作用下折射率调制测量系统,整个系统的时间分辨1 ns.在最大能量为0.2 MeV的电子束和X射线束轰击下,本征GaAs折射率恢复时间约30 ns,比可见光激发下要长,分析其原因是高能激发下GaAs内部陷阱参与了载流子复合过程.X射线光子束轰击下,折射率建立时间比电子束轰击下长,光子沉积能量产生过剩载流子的时间过程可达到ns量级.基于建立的系统和分析方法,可对其他半导体在伽马脉冲辐射或电子束辐射作用下折射率变化开展系统的研究,为建立实际的可用于MeV级脉冲辐射测量的快响应探测系统奠定了基础.     

TM01模虚阴极振荡器实验研究

 在SPARK-04强流相对论电子束加速器上，对轴向反馈式虚阴极振荡器进行了实验研究，并采用远场测量方法对其激励的高功率微波辐射进行了测量，测得了微波辐射主模及辐射功率。结果表明：微波辐射主模为TM₀₁模，辐射功率大于500 MW，微波转换效率大于3%，辐射频率约3.6 GHz，微波脉宽大于20 ns。同时，采用单反射面Vlasov天线，实现了该器件所激励高功率微波的定向传输。     

一种分析三维楔脊形光波导与光纤耦合的方法

和直波导的不同在于，三维楔脊形波导中的光场都是不稳定的.分别对波导-光纤耦合、光纤-波导耦合两种情况，将三维楔脊形波导等效为多段短的直波导，利用束传播法同时对三维楔脊形波导内不稳定的入射、反射场，及它们在传播方向上的偏导进行处理，再用自由空间辐射模法计算透射率和反射率.以SOI楔脊形波导和光纤的耦合为例，验证了该方法的可行性. 关键词： 自由空间辐射模法 束传播法 耦合 透射 楔脊形光波导 绝缘体上硅(SOI)     

束团序列发射的相干同步辐射强度数值计算

提出一个新颖的射频电子束团序列在偏转或者摇摆磁场中发射的相干同步辐射相干迭加导致辐射增强的理论模型,并基此分析和计算了利用BFEL装置的3?0MeV射频直线加速器产生的电子束团序列发射的相干辐射增强效应.由讨论可知,不同的束团产生的相干同步辐射之间存在相干性源于束团间的相干性;这种束团间的相干性引起的辐射增强迭加在单个束团产生的相干辐射功率谱上;随着波长的增长,这种辐射增强呈现规则的高速振荡效应;束团间相干性引起的强度增强近似约为宏脉冲内所含束团数的平方.最后提出利用所设计的毫米波Michelson干涉仪检测BFEL装置的电子束团序列的相干性的实验设想.     

快速与慢速饱和吸收体被动锁模掺铒光纤激光器的理论分析

利用半导体饱和吸收波导作为慢速饱和吸收体与非线性快速饱和吸收体相结合，建立了共同被动锁模掺铒光纤激光器的理论模型-分析了半导体饱和吸收波导、光纤自相位调制和自振幅调制对锁模脉冲宽度和脉冲啁啾的影响- 关键词：     

基于束流相空间拍频产生锁模自由电子激光的物理机制研究

提出基于束流相空间拍频产生锁模多色自由电子激光的方案,利用带有能量啁啾的电子束流和上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）上的两个调制段-色散段结构,在束流中通过拍频形成多个流强脉冲串,并在此基础上进行高次谐波辐射,产生锁模多色自由电子激光辐射脉冲。模拟结果表明,利用264 nm的种子激光,可在束流中形成18次谐波的群聚分量,并能最终产生中心波长约14.58 nm的锁模多色FEL辐射。     

基于全矢量模式匹配法的三维弯曲波导本征模式计算

采用精确、严格的全矢量模式匹配法，计算了三维脊型弯曲波导和条形弯曲波导的本征模式，分析了模式折射率和辐射损耗随弯曲半径的变化关系.计算结果与已报道的有限差分法的结果符合很好.对文献中已报道但没有深入分析的现象给出了合理的解释.半径为50和12 μm的条形波导的计算结果表明：当波导的弯曲半径减小时，发生在分界面处的TE-TM模耦合会显著增强，这将导致弯曲波导中的模式不再是传统意义上的准TE模和准TM模，而是混合模.随着半径的减小，混合模的横向分量之间的差异会减小，当两个横向分量达到近似相等的强度时，波导的偏振相关性将会大大减小. 关键词： 导波光学 全矢量模式匹配法 微环谐振腔 光波导理论     

光波导纤维中的脉冲加宽理论

本文用经典描述方法即把光频电磁波场在光波导纤维中的传播用经典的电磁理论描述。并以此为出发点,分析了模的物理意义、脉冲传输、脉冲加宽机理、光波导纤维中的信息速率和归一化的幅频特性,进而提出了减少脉冲加宽的几点措施。     

长脉冲相对论速调管放大器的初步实验研究

 介绍了L波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)的强流相对论电子束(IREB)的调制及微波提取等方面的实验研究。重点分析了束流经过中间腔间隙调制后束流脉冲缩短和输出微波脉冲缩短问题，经过对注入微波、中间腔和输出腔等参数的调节，得到了比较强的基波调制电流和微波辐射。采用446kV/3.0kA/1.4μs的空心电子束，经过四腔放大后，得到381MW/200ns的辐射微波，束波转换效率28%，增益34dB。     

超辐射机制相对论返波管的数值计算

 运用相对论返波管非线性理论，推导出描述相对论返波管束波互作用的非线性自洽方程组；数值求解了该非线性自洽方程组，揭示了相对论返波管中由非稳态束波互作用产生的超辐射现象的基本规律：输出超辐射波峰值功率大约与参与互作用电子总电荷量的平方成正比。并将超辐射和由稳态束波互作用所产生的受激辐射作了相关比较,结果表明：超辐射是短电子束脉冲产生非稳态束波互作用的结果，而受激辐射是长电子束脉冲产生稳态束波互作用的结果；不断增加电子束脉冲宽度，辐射机制由超辐射转变为受激辐射。     

利用康普顿散射实现太赫兹皮秒脉冲的分析

 研究了利用微波与电子束团的康普顿散射实现太赫兹的方法、光子产额和辐射功率。推导出了单个电子产生的太赫兹的光子产额和辐射功率表达式,也推导出了电子束团产生的太赫兹的光子总产额和辐射总功率表达式。结果发现：利用微波与电子束团发生康普顿垂直散射,可以产生太赫兹皮秒脉冲;单个电子产生的太赫兹光子产额与微波功率、微波波长成正比,与微波束截面积成反比;单个电子产生的太赫兹辐射功率与微波功率、电子Lorentz因子的平方成正比,与微波束截面积成反比;电子束团产生的太赫兹光子总产额与微波功率的平方、微波波长的平方成正比,与微波束截面积的平方成反比;电子束团产生的太赫兹辐射总功率与微波功率的平方、微波波长以及电子Lorentz因子的平方成正比,与微波束截面积的平方成反比。     

左手材料薄板波导中模式之间的正交关系

基于电磁场理论,采用直接计算的方法证明了左手材料薄板波导中各个模式是相互正交的,即不同传播模之间、传播模与辐射模以及不同辐射模之间是相互正交的.这为研究左手材料薄板波导中的模式耦合奠定了基础. 关键词： 左手材料 薄板波导 模式 正交关系     

聚合物光子晶体波导中慢光传输的电光动态调制

全光缓存器是未来全光网络中不可或缺的关键器件.针对可控光延迟和光存储的应用需求,研究了光子晶体波导中慢光传输的外部动态调制.设计了一种新型的聚合物光子晶体波导结构.用平面波展开法仿真得到该波导结构带隙中存在单一的TE导模,导模带边处的群速度可达10-2c.由于基底聚合物材料具有高电光系数和瞬态的电光响应时间,且导模慢光传输产生的电磁场局域对电光效应有增强作用.可在低涮制电压的条件下实现对慢光导模的大范围动态调制.数值分析得到在外加调制电压为80 V时导模带边波长的移动幅度达80.8 nm.慢光导模的移动随调制电压的变化基本呈线性关系,且调制的灵敏度约为1 nm/V.这种线性的外部动态调制基本可满足全光网络对慢光光缓存的需求.