带电粒子束在非线性周期场中的传输

本文研究带电粒子束在非线性周期场中的传输.利用映射方法得到了与非线性周期场匹配的束流发射相图.这种束的发射相图的变化和包络线都是周期性的.且其周期等于场的周期.     

束流光学中的变换群(Ⅰ)一般理论

本文讨论了带电粒子束在束流光学系统中运动时发射相图与粒子分布函数的变换,研究了这些变换组成的各种群—束传输群(BT群)、相图保持群(CP群)与分布保持群(DP群)等.束流光学的基本问题通常可归结为求一个变换的本征相图与求能保持一个发射相图形状不变的变换这样两类问题.     

基于P A S CO系统的单摆相图研究

利用PASCO系统测量单摆角位置-角速度运动状态相图,通过相图法研究该系统所包含的力学线性和非线性运动行为.     

非线性反馈控制强流加速器中的束晕—混沌现象

 基于Poincare-Lyapunov定理, 应用定性分析,提出用非线性反馈法实现对束晕-混沌的控制。矩阵传输理论研究已发现：质子束的空间电荷效应导致质子束径向发散及束晕现象。因此, 构造一类正弦等形式的非线性反馈函数去抵消质子束空间电荷非线性效应。PIC数值模拟结果证实该方法的可行性,为实验提供一定理论依据。     

Liley模型的模拟EEG信号的非线性预测和分析

分析Liley模型的模拟脑电(Electroencephalogram,EEG)信号的非线性预测和径向基函数(Radial Basis Functions,RBF)神经网络预测,利用相图分析和非线性正交预测(Nonlinear Cross-Prediction,NLCP)方法研究模拟EEG信号.结果发现:①RBF神经网络预测的效果要好于非线性预测;②NLCP方法对含有强周期分量的高维系统具有较好的适用性;③支持了EEG中存在混沌运动的观点.     

周期永磁磁场导引环形强流电子束研究

 利用磁场有限元法，计算了周期性布置的永磁铁内的磁场；利用流体模型分析了作用在束电子上的力并导出了改进Matheiu函数形式的径向力方程；利用2.5维PIC程序研究了束传输的物理过程。计算发现强流相对论电子束的稳定传输与束等离子体密度、束平衡位置、磁场的强度、磁场周期长度等有关。研究认为利用周期性永磁场导引数kA的环形电子束，使之稳定传输是可能的。     

横向磁场中大挠度金属薄板的混沌振动

利用Karman关于板的大挠度理论,考虑涡电流在板中引起的Lorentz力,导出了在横向磁场和横向载荷共同作用下薄板的非线性运动方程.借助Bubnov-Galerkin法将非线性偏微分方程转化为含三次非线性项的常微分方程.在定性分析的基础上,利用次谐轨道的Melnikov函数给出了发生Smale马蹄型混沌运动的阈值条件,进而数值计算了系统的分岔图、相应的相图、Poincaré映射和时程曲线,给出了混沌运动的数字特征.分析结果表明:磁感应强度和外载荷都会影响系统的振动特性. 关键词： 金属薄板 大挠度 横向磁场 混沌振动     

CFETR 中性束注入系统概念设计

为了满足中国核聚变工程实验堆(CFETR)对等离子体加热和电流驱动的要求,从总体布局、束传输 系统、束源系统三方面进行了中性束注入系统的概念设计。利用参数计算的方法,根据聚变等离子体的要求明确 了中性束注入系统的性能指标和基本布局;利用束传输空间分布程序评估了束传输性能,确定了各功能部件的空 间布局结构;在此基础上,确定了束源系统的性能指标和引出系统布局方式,结合当前研发进展,明确了束源的 基本技术方案。由此完成了中性束注入系统参数指标、束传输关键尺寸、束源性能指标等设计要求,为后续工程 设计奠定了基础。     

非线性耦合时空混沌系统的反同步研究

利用非线性耦合方法研究了离散型时空混沌系统的反同步问题.对时空混沌系统的线性项和非线性项进行适当的分离,利用系统本身的非线性项作为耦合函数,实现了两个二维耦合映象格子的反同步.进一步将这种非线性耦合方法推广应用到由二维耦合映象格子构成复杂网络的反同步研究中,仿真模拟发现仍具有理想的反同步效果. 关键词： 反同步 非线性耦合 耦合映象格子 复杂网络     

环形光斑激光束在非线性克尔介质中的分束现象

对于非线性克尔介质中的环形斑调制光束,通过数值求解非线性Schrdinger方程,发现当入射光强度超过一定值时,光束在传输过程中发生分束现象.对光分束的阈值、光分束与环半径及半宽度的关系、分束光的特点,以及自聚焦焦点上光强度的横向分布与光分束之间的关系进行了详细的讨论 关键词： 环形光斑 克尔介质 非线性传输 光分束     

直线变压器驱动源磁芯能量传递效率

磁芯是直线变压器驱动源(LTD)的关键部件之一,起着初、次级能量传递和次级电压感应叠加的作用,磁芯的能量传递效率对LTD系统的效率、体积和重量影响显著。对LTD系统中影响磁芯能量传递效率的原因进行了初步的分析,并利用Pspice软件的非线性磁芯模型对磁芯的工作过程和损耗进行了模拟计算,最后对LTD磁芯的能量传递效率进行了初步的实验研究,在工作电压为20 kV时、脉宽约220 ns时,在2.8 Ω负载上获得了大于60%的能量传递效率。     

“神龙-I”直线感应加速器束流输运系统设计

 系统分析了强流相对论电子束在输运过程中影响束流品质的几种因素,针对束流不同能区凸现的主要矛盾,采取对应性措施以抑制空间电荷效应、束包络振荡和束心横向运动。所有措施归结到束流输运系统设计上表现为合适的束输运半径和匹配磁场的选取,提出了束流输运磁场配置的一般策略,初步设计了“神龙 I”直线感应加速器束流输运系统的总体布局。     

“神龙—Ⅰ”直线感应加速器束流输运系统设计

系统分析了强流相对论电子束在输运过程中影响束流品质的几种因素,针对束流不同能区凸现的主要矛盾,采取对应性措施以抑制空间电荷效应,束包络振荡和束心横向运动,所有措施归结到束流输运系统设计上表现为合适的束输运半径和匹配磁场的选取,提出了束流输运磁场配置的一般策略,初步设计了“神龙－Ⅰ”直线感应加速器束流输运系统的总体布局。     

Pump beam propagation in circular waveguides of optically pumped far-infrared lasers

A theory is presented describing the infrared pump beam propagation in circular waveguides of OPFIRLs. Based upon a ray representation of the Gaussian beam, the overall transport of pump power into the gas by nonlinear absorption and into the wall of the waveguide by partial reflections can be balanced. The theory was used to study the typical pumping conditions in OPFIRL and the main results are presented.     

带电粒子束传输中横向发散的类ABCD定律

 傍轴近似下带电粒子束传输可完全类比于近轴光线椭圆高斯光束的传输。基于这种类比，建立了带电粒子束传输中横向发散的复曲率半径的类ABCD定律，引入了带电粒子在横向的复曲率半径的概念，并以复曲率半径的实部表征带电粒子束的敛散特性，虚部表征带电粒子束的束斑大小。由此提出：带电粒子束整体可被看作类椭圆高斯光束，其发射度与光束波长的作用相同。通过这种类比可知，在适宜的加速器环境下，理论上可能产生相干带电粒子束。     

无衍射光束的产生及其应用

近年来,随着激光技术的快速发展,相继产生了多种在远距离传输后中心光斑保持不变的无衍射光束,包括贝塞尔光束、高阶贝塞尔光束、马丢光束、高阶马丢光束、余弦光束、抛物线光束以及艾里光束.无衍射光束在激光打孔、激光精密准直、光学精密控制、光学微操控、光通信、等离子体导向、光子弹产生、光通信、自聚焦光束的合成以及非线性光学等领域中有着广泛的应用.本文介绍了各类无衍射光束的数学表达式、产生方法及对应的实验结果;就无衍射光束的特性和应用进行了归纳和讨论;并对其在未来的研究与应用前景中发挥的重要作用进行了简要总结与展望.     

Stability and transport properties of an intense ion beam propagating through an alternating-gradient focusing lattice

Stability and transport properties of an intense ion beam propagating through an alternating-gradient focusing lattice with initial Kapchinskij-Vladimirskij (KV) distribution are studied using newly-developed perturbative (δf) particle simulation techniques. Stability properties are investigated over a wide range of beam current and focusing field strength. In the unstable region, large-amplitude density perturbations with low azimuthal harmonic numbers, concentrated near the beam surface, are observed. Their nonlinear consequences are discussed.     

非惯性系下考虑剪切变形的柔性梁的动力学建模

研究非惯性坐标系下考虑剪切变形的柔性梁的动力学建模. 首先借鉴Euler-Bernoulli梁的几何非线性变形模式,考虑了Timoshenko梁弯曲以及剪切变形产生的几何非线性效应对纵向、横向变形位移的影响,在考虑两个方向的变形耦合项后,利用有限元法对柔性梁进行了离散,采用Lagrange方程建立了柔性梁的动力学模型,首次建立了包含变形二次耦合量的Timoshenko梁的动力学方程. 关键词： 非惯性坐标系 剪切变形 柔性梁 动力学建模     

级联介质的空间排布对光场特性的影响

基于菲涅尔衍射原理，应用傅里叶变换方法，从理论上推导了高斯光束经级联非线性介质传输后任意位置处光场分布的解析表达式,研究了光场峰值强度、峰值出现的位置以及光束的束宽和调制因子等参量在级联介质中的变化规律。结果表明：随着非线性效应的增强，光场峰值强度逐渐增大，峰值距离逐渐缩短，光束束宽不断减小而调制因子逐渐增大。在介质排布中要尽量错开光束峰值位置，采用均匀排布方案虽然可以降低元件受损的风险，但还需对介质均匀配置的间距进行有效优化。     

强非局域克尔介质中光束传输的变分问题

 在非局域克尔介质中，光束的演化规律服从非局域非线性薛定谔方程。用变分法对此问题进行了重新表述。在强非局域的情况下，通过对介质响应函数进行泰勒展开，可以解析地表示变分问题。束宽的演化规律也可以定性地从光束束宽变分势得出。运用瑞利-里兹方法求解其变分方程，分别求出光束在自散焦和自聚焦介质中的变分解。对于自聚焦介质，当输入功率为某一特定值时，可以得到空间孤子，其束宽在传输过程中保持不变。通过与其他方法得到的解比较表明，变分法是解析讨论光束在非局域非线性介质中演化规律的方法之一。