快波模式转换电子加热

利用全波方法对环形轴对称托卡马克等离子体中快波模式转换电子加热的机理进行了讨论,并针对EAST超导托卡马克上未来ICRF实验中可能的快波模式转换电子加热方案进行了模拟计算,为进一步ICRF实验方案设计优化提供了理论依据。     

回旋波整流器能量转换区的数值模拟

 分析了电子在能量转换区的运动,列出了电子的运动方程,对电子运动方程进行了数值计算。通过对能量转换区的数值模拟,计算了电子注半径、初始能量比、能量转换区长度、磁场分布等不同的参数对能量转换的影响。结果表明：在电子束半径和回旋半径比为0.25、横向和纵向能量比为2.83、归一化长度为3、非对称系数为-0.1时,转换效率可以达到90%以上。     

回旋波整流器能量转换区的数值模拟

分析了电子在能量转换区的运动,列出了电子的运动方程,对电子运动方程进行了数值计算。通过对能量转换区的数值模拟,计算了电子注半径、初始能量比、能量转换区长度、磁场分布等不同的参数对能量转换的影响。结果表明：在电子束半径和回旋半径比为0.25、横向和纵向能量比为2.83、归一化长度为3、非对称系数为-0.1时,转换效率可以达到90%以上。     

托卡马克中快波电流驱动下全波方程的数值求解

用全波方法研究环形对称托卡马克等离子体中离子回旋频率范围内(ICRF)的快波电流驱动(FWCD)问题,考虑有限拉莫尔半径(FLR)效应和平行色散,建立全波计算的物理模型—全波方程,通过对全波方程的数值求解得到快波在等离子体中激发的电场强度分布.结果表明:快波可以传播到高温高密度等离子体的中心;快波在磁轴附近发生了模式转换;快波可以驱动中心的等离子体电流以改善等离子体的平衡位型;平行电场比垂直电场小三个数量级,通过垂直方向的回旋共振和平行方向的穿越期磁泵效应达到驱动电流的目的.     

电子回旋波与快波协同效应的数值研究

在考虑了电子的反弹平均效应及高能电子的相对论效应下,通过数值求解电子的Fokker-Planck方程,研究了托卡马克等离子体中快波与电子回旋波电流驱动问题。采用九点差分法对方程进行离散,应用近似LU因子分解法对方程进行了数值求解。计算结果表明快波与电子回旋波联合电流驱动具有很强的协同效应,在两波联合电流驱动下,驱动电流大于单波电流驱动之和。     

磁镜等离子体中电子回旋波加热实验的理论研究

本文利用平行平板模型,给出了在不同位置、以不同角度入射到平衡的磁镜等离子体中电子回旋波的传播轨迹;利用线性理论计算了O,X波能量分别被本底电子、热电子吸收的波能量沉积率。根据计算结果,文中对加热本底等离子体的特征进行了描述,对非封闭热电子环的形成作了初步解释。     

HT－6M装置上离子回旋波的传播和吸收

本文从波与粒子相互作用的线性理论出发，结合ＨＴ－６Ｍ托卡马克少数离子为氢，基本离子为氘［Ｈ（Ｄ）］的等离子体离子回旋共振加热（ＩＣＲＨ）为例，讨论了离子回旋波在这特定的等离子体中传播、吸收与少数离子氢的浓度ＲＨ（定义为ｎＨ／ｎｅ，ｎＨ为氢离子密度，ｎｅ是等离子体总密度）和平行波数ｋ‖的关系。文中最后还给出了ＨＴ－６Ｍ托卡马克离子回旋共振加热的优化实验方案。     

EAST 电子回旋共振加热效果的数值模拟和分析

为了给EAST 电子回旋共振加热物理实验提供理论依据和模拟预测,从电子热输运方程出发,运用 CRONOS 输运程序对不同等离子体和波参数下,电子回旋加热效果进行了数值模拟计算。给出不同电子回旋波功率、入射角、电子密度和纵场等参数对电子回旋加热效果的影响,预测在不同参数下,电子温度、等离子体总内能和能量约束时间的变化,分析了其原因,并与实验结果进行了初步的比较。     

托卡马克等离子体的快波模转换和吸收

本文对托卡马克位形,用动力理论研究了非均匀热等离子体的ICRF快波模转换及有关的阻尼机制。结果表明,对于多种离子成分的等离子体,在离子-离子混杂共振层和二次谐波回旋共振层附近,存在快波和离子伯恩斯坦波(IBW)之间的模转换;模转换层附近的色散关系与k_(?),离子种类浓度以及等离子体密度有明显的相关性。适当选择这些参数可大大改善快波能量的吸收和吸收的局域性。而在一种离子成分的等离子体中、无模转换过程发生。     

负折射率材料中二次谐波转换效率的理论分析

研究了二次谐波是负折射率而基频光是正折射率材料中,在考虑吸收系数、走离效应和相位失配的情况下,推导出平面波振幅缓变近似下,二次谐波的耦合波方程.根据该方程在基频光小信号近似下推导出二次谐波转换效率表达式.最后采用数值计算的方法分别研究了相位失配量Δk、走离角ρ和二次谐波的吸收系数α对转换效率的影响.结果表明,由于相位失配量的存在二次谐波的转换效率随负折射率材料长度的变化存在极大值,即负折射率材料长度存在最佳值,并且随着长度的增加,转换效率呈明显的周期性振荡并且极大 关键词： 负折射率材料 二次谐波 转换效率 相位匹配     

基于TE-TM模变换的新型相位自补偿磁光隔离器

讨论了由45°非互易模变换器与45°互易模变换器构成波导型光隔离器时两者之间须满足的条件,并由此设计了一种新型的相位自补偿磁光隔离器. 利用全矢量有限差分光束传输法对隔离器进行仿真,得到了插入损耗为-12dB,隔离度为-34dB的结果. 关键词： 集成光学 磁光隔离器 非互易模变换器 互易模变换器     

Observation of mode conversion in gyrotrons

The observed output power levels in the University of Sydney's gyrotron can be accounted for only by including the effects of mode conversion at waveguidetaper transitions in the vicinity of the resonant cavity. A series of measurements taken from liquid-crystal images of the microwave fields beyond the output window confirms this.     

高效率超辐射相对论返波管

对新型同轴单程超辐射相对论返波管振荡器进行了进一步的研究。该振荡器的互作用区为同轴结构,外导体为一波纹波导,内导体为一光滑圆波导;辐射场从左端耦合到圆波导后输出,不需要截止颈。通过增加波纹周期数并调整互作用区末端波纹深度,器件的功率转换效率得到进一步的提高。当电子束电压为360 kV,电流为9.15 kA,外加磁场强度为2.7 T时,通过参数优化,模拟获得了瞬时峰值功率超过18 GW、脉冲宽度约400 ps,中心频率为8.1 GHz的微波输出,平均功率转换效率达到了275%。     

高效率超辐射相对论返波管

对新型同轴单程超辐射相对论返波管振荡器进行了进一步的研究。该振荡器的互作用区为同轴结构,外导体为一波纹波导,内导体为一光滑圆波导;辐射场从左端耦合到圆波导后输出,不需要截止颈。通过增加波纹周期数并调整互作用区末端波纹深度,器件的功率转换效率得到进一步的提高。当电子束电压为360 kV,电流为9.15 kA,外加磁场强度为2.7 T时,通过参数优化,模拟获得了瞬时峰值功率超过18 GW、脉冲宽度约400 ps,中心频率为8.1 GHz的微波输出,平均功率转换效率达到了275%。     

高功率毫米波圆波导TM01—TE11模式变换分析

 在数值研究高功率毫米波TM₀₁—TE₁₁光滑弯曲圆波导模式变换的基础上，对弯曲波导的几何结构进行了优化分析。在模式耦合理论的基础上，优化出了比较好的几何结构，并发现了圆波导半径、弯曲圆波导曲率和频率以及频带宽度之间的变化规律。以此数据设计的模式变换器的转换效率可达99%，带宽超过29.8%。     

夹持方式对KDP晶体三倍频转换效率的影响

 针对压条固定方式、粘胶固定方式和全外围夹持方式进行理论建模和数值计算分析,并讨论了不同夹持方式的优缺点及其对KDP晶体面形和三倍频转换效率的影响。研究结果表明：晶体面形形变对高斯光束三倍频转换效率的影响明显小于平面波时的情况。当入射基频光光强为6 GW·cm^-2时,对于平面波的情况,压条固定方式、粘胶固定方式和全外围夹持方式3种夹持方式相对于不考虑夹持作用时的三倍频转换效率分别减小7.5%,9.0%和7.2%;对于高斯光束的情况,三倍频转换效率分别减小了1.3%,1.0%和1.5%。     

关于wiggler长波自发辐射的理论分析与数值计算

电子通过wiggler产生的辐射，除了短波辐射在轴线附近也有较强的长波辐射，在与轴线夹 角1/γ处达到最大.推导出wiggler长波辐射公式，理论分析了这种辐射的特点，并且将 理论分析的结果与数值计算的结果进行了比较.对在红外波长范围内电子束通过弯转磁铁和wiggler时产生的辐射强度和光通量作了计算，结果表明wiggler下的辐射强度和光通量均强 于弯转磁铁.比较了弯转磁铁的边沿辐射、波荡器的渡越辐射和wiggler长波辐射，表明wigg ler在红外波长范围辐射的性能最优. 关键词： wiggler 波荡器 弯转磁铁 长波辐射