环形斑激光束在非线性克尔介质中环半径的偏移现象

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,光束在传输过程中将发生环半径偏移现象.并对环半径偏移产生的条件、偏移的特点,以及自聚焦焦点上光强度的横向分布与环半径偏移之间的关系进行了详细的研究.     

环形斑光束在非线性克尔介质中的自聚焦效应

通过数值求解非线性Schrödinger方程,详细讨论了环形斑光束在非线性克尔介质中的传输特性.当入射光超过一定的功率时,光束产生多级自聚焦现象,自聚焦焦点出现在离轴的环上;自聚焦阈值与环形光束的半径有关;传输过程中光斑存在横向分裂现象,并且分裂与聚焦交替进行;当两个半径不同的同轴环状光束同时在非线性介质中传输时产生耦合效应,耦合效应使其自聚焦增强.     

空间非傍轴激光束在非线性克尔介质中的相互作用

对于非线性克尔介质中的非傍轴双脉冲激光束的传输,通过数值求解修正的非线性Schroödinger方程发现:当入射光强度在一定的能量阈值以上,入射光束的间隔达到一定值时,空间双脉冲激光束在传输过程中会发生相互作用.这种相互作用不同于一般傍轴激光束之间的相互作用,它的作用效果以一束很小的分束光的形式表现出来.文中对这种相互作用的效果进行了报道,并对此做出了理论的解释.     

强非局域介质中基于古依相位的旋转涡旋光孤子

利用强非局域非线性介质中傍轴光束传输的修正Snyder-Mitchell模型讨论了两束共线(即光束中心和传输方向都相同)拉盖尔-高斯型光孤子(CLGS)构成的涡旋光孤子传输过程。在一定条件下,涡旋光束在传输过程中,光束截面光斑发生旋转现象,但光束的束宽保持不变,称之为旋转涡旋光孤子。涡旋光孤子旋转的现象可以通过叠加光场中的古依相位来解释。结果展现了几个旋转涡旋光孤子在传输过程中的旋转现象和强非局域介质中多环形旋转涡旋光孤子的传输。     

强非局域非线性介质中光束传输的空间光孤子解

利用1+2维Snyder-Mitchell模型讨论了柱坐标系下光束传输过程，得到了强非局域非线性介质中光束稳定传输的拉盖尔高斯型解，即空间光孤子解，并得到了入射光束稳定传输的临界功率.图示展现了几个低阶光孤子解，并发现了强非局域非线性介质中存在圆环形光孤子. 关键词： 强非局域非线性介质 拉盖尔高斯(Laguerre-Gauss)解 高阶空间光孤子     

强非局域非线性介质中拉盖尔-高斯型光孤子相互作用

利用强非局域非线性介质中傍轴光束传输的线性模型(修正的Snyder-Mitchell模型)讨论了两束共线(即光束中心和传输方向都相同)拉盖尔-高斯型光孤子的传输过程. 改变双光束的相对阶数和相对强度比,叠加光场在传输截面上的光强分布呈现出多样性,通过叠加的方法在该介质中产生了多环形光孤子. 一定条件下传输光束在传输过程中会出现旋转现象,叠加光场成为旋转光场,给出了旋转光束的旋转条件以及旋转速度. 进一步利用拉盖尔-高斯光束在传输过程中特有的螺旋相位特点分析了光场截面强度多样性产生的物理机理. 关键词： 强非局域非线性介质 拉盖尔-高斯型光孤子 共线传输 涡旋相位     

非局域克尔介质中厄米高斯光束传输的变分研究

在非局域非线性克尔介质中,通过对介质实对称响应函数的泰勒展开,简化了非局域非线性薛定谔方程所对应的Lagrange密度,进而利用变分法对光束的传输问题进行了分析.求出试探解各个参量的演化方程并得到了自聚焦介质中的厄米高斯型光束的精确解析解,当输入功率达到临界功率时,即形成高阶空间光孤子(厄米高斯孤子),其最低阶(基模光孤子)就是高斯孤子.通过数值模拟发现解析解与数值解符合得很好. 关键词： 非局域克尔介质 变分法 厄米高斯光束 空间光孤子     

不同能量下环形高斯强激光光束在空气中的非线性传输

以线性传输模型为对比研究了不同初始能量的环形光束在空气中的非线性传输。结果显示,在传输初始阶段,非线性克尔效应减弱了线性空间啁啾导致的聚焦作用。线性聚焦使能量向光轴方向流动导致强光强核心,在光轴附近生成类高斯脉冲结构,增强了非线性自聚焦效应,导致光强急剧增加形成光丝。环形光束的初始能量的大小能够影响自聚焦焦距、光丝长度和光强通量。自聚焦焦距随着初始脉冲能量的增加而减小,但自聚焦焦距与初始功率的开方不成反比（这点与高斯光束不同）。光丝长度随着初始脉冲能量的增加而增加。轴上光强通量随初始脉冲能量的增加而增加。     

有限能量Airy光束的小尺度自聚焦特性

研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦,有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生,而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研究不同截断系数小尺度自聚焦的增益谱,发现截断系数也极大地影响有限能量Airy光束的增益谱,截断系数越小Airy光束受噪音影响分裂的可能性就越大;对于较大的截断系数,有限能量Airy光束增益谱和由它主瓣拟合的高斯光束的增益谱越来越接近.研究结果对于有限能量Airy光束的潜在应用有一定的指导作用.     

强非局域非线性介质中的涡旋光孤子

满足强非局域条件时，光束在非局域非线性介质的传输过程由Snyder-Mitchell模型描述.在旋转柱坐标系下求解了Snyder-Mitchell模型，得到涡旋光孤子的自相似旋转解析解.结果表明，涡旋光孤子解在径向是惠特克函数与幂函数的乘积，光束的光强呈环形分布，光束绕光束中心旋转. 关键词： 非局域非线性介质 强非局域性 涡旋光孤子 惠特克函数     

Nondiffracting Optical Beams: Physical Properties, Experiments, and Applications

The controversial term nondiffracting beam was introduced into optics by Durnin in 1987. Discussions related to that term revived interest in problems of the light diffraction and resulted in an appearance of the new research direction of the classical optics, dealing with the localized transfer of electromagnetic energy. In this paper, the physical concept of the nondiffracting propagation is presented and the basic properties of the nondiffracting beams are reviewed. Attention is also focused to the experimental realization and to applications of the nondiffracting beams.     

BEPCII丝靶束流截面测量系统

To monitor the beam profile at the end of the linac non-destructively, a wire scanner as a new diagnostic instrument was designed, manufactured and installed in 2007. Since then, several measurements have been carried out using this device. This paper describes the whole system of the wire scanner and the testing results.     

Generation of diffraction-free vectorial elliptic hollow beams with space-varying inhomogeneous polarizations

Diffraction-free vectorial elliptic hollow beams (vEHBs) are generated by an optical system composed of a short elliptic hollow fiber (EHF) and an axicon. Each beam has a closed elliptic annular intensity profile and space-varying polarization states in its diffraction-free distance of more than 1 m. The generated beams have a counter-clockwise or clockwise periodically-rotated inhomogeneous polarization. And the spin angular momentum (SAM) of the vEHBs is 1ħ or -1ħ which is consistent with the type of dual-mode in the EHF and the periodic polarization rotations of the vEHBs. The vEHBs have potential applications in optically trapping and micromanipulating the micro- or nano-particles, quantum information transmission, and Bose-Einstein condensates, etc.     

激光驱动的光阴极研究

论述激光驱动的光阴极实验研究。包括直流高压真空试验系统，测试装置和实验结果及其分析讨论。ＬａＢ６、纯金属铜（Ｃｕ）和钐（Ｓｍ）以及半导体碲化铯（Ｃｓ２Ｔｅ）三类有代表性光阴极的量子效率分别是６×１０－４、３．８×１０－４、１１．６×１０－４和（２～６）×１０－２。利用ＫｒＦ激光，１８ｋＶ极间电压下饱和电流密度分别为７０Ａ／ｃｍ２、５０Ａ／ｃｍ２、１０２Ａ／ｃｍ２和５７Ａ／ｃｍ２。用多孔板法测得的归一化发射度约１０πｍｍ·ｍｒａｄ。     

Ultra-thin two-dimensional transmissive anisotropic metasurfaces for polarization filter and beam steering application

We propose an anisotropic planar transmitting metasurface, which has the ability to manipulate orthogonally-polarized electromagnetic waves in the reflection and refraction modes respectively. The metasurface is composed of four layered rectangular patches spaced by three layered dielectric isolators each with a thickness of 0.15λ0 at 15 GHz. By tailoring the sizes of the patches, the metasurface functions as a band-stop filter for the y-polarzied wave and a band-pass filter for the x-polarized wave operating from 14 GHz to 16 GHz. Moreover the phases of the transmitting x-polarized wave can be modulated at about 15 GHz, which contributes to beam steering according to the general refraction law. Experimental results are in good accordance with the simulated ones, in which the reflection efficiency is almost 100% while the transmission efficiency of the x-polarized wave reaches 80% at 15 GHz. Besides, the transmitted x-polarized wave is effectively manipulated from 14 GHz to 16 GHz.     

HIRFL-CSR实验环中束流损失机制及寿命研究

分析了在储存环中回旋的离子束与残余气体分子、 内靶和冷却电子束相互作用时的损失机制及相应的束流寿命, 针对兰州重离子加速器冷却储存环实验环内靶模式, 计算了50—500 MeV/u 12C6+, 36Ar18+, 132Xe54+和 238U92+等束流在各种损失机制影响下所对应的束流寿命和总的束流寿命。 结果表明: 影响束流寿命的主要因素是与内靶分子（原子）之间的电荷交换及与冷却电子束之间的辐射复合; 对于重离子束 132Xe54+和 238U92+, 与冷却电子束之间的辐射复合是影响其储存寿命的主要因素。The loss mechanism and lifetime of ion beams in collisions with residual gas, internal target and electrons in e cooler in heavy ion cooler storage rings were studied. The partial beam lifetimes resulting from various loss mechanisms and the total beam lifetimes of 50—500 MeV/u12C6+, 36Ar18+, 132Xe54+ and 238U92+ stored in the experimental ring of the Cooler Storage Ring at the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL CSR) were calculated. The calculations indicate that the charge exchange process between ion beams and the internal target, as well as the radiative recombination process with the electrons in e cooler restrict the beam lifetime considerably. For heavy ion beams such as 132Xe54+ and 238U92+, the radiative recombination is the dominant loss mechanism     

光在Metasurface中的自旋-轨道相互作用

探讨了光在Metasurface中的自旋-轨道相互作用, 理论分析了Metasurface 对圆偏振和线偏振光的转换. 结果表明: 光与具有空间非均匀性和各向异性性的Metasurface的相互作用导致了自旋-轨道角动量的耦合. 采用Metasurface与螺旋相位片组合在一起进行了验证实验, 所得实验结果与理论分析完全一致. 这些结论有助于我们更加深入理解Metasurface 对光的操控.     

一台小型强流脉冲离子束加速器

 介绍了一台小型强流脉冲离子束加速器的结构组成,采用箍缩反射型离子二极管,可以稳定工作的峰值电压为200kV,得到了峰值为1.5kA、脉宽约20ns的离子束流,平均离子流密度110A/cm²。     

轴棱锥对无衍射光束的线聚焦特性

基于汉克尔波理论和衍射积分理论详细分析了轴棱锥对无衍射光束的线聚焦特性, 提出了一种产生周期性局域空心光束的新方法, 即无衍射贝塞尔光束经过轴棱锥聚焦后产生具有塔尔博特效应的局域空心光束. 数值模拟了无衍射贝塞尔光束照射轴棱锥后, 沿传输距离变化的光强分布及一个周期内光强的演变和局域空心光束的形成过程. 设计实验系统, 由He-Ne激光经过一套光学系统后透过轴棱锥, 产生近似无衍射贝塞尔光束, 再由第二个轴棱锥对产生的无衍射贝塞尔光束进行线聚焦, 在第二个轴棱锥后面由显微镜观测到周期性局域空心光束, 并用CCD照相机拍摄了两个周期内的光斑图, 实验结果和理论分析相符合. 研究结果可用于多层面微粒的操控, 对周期性局域空心光束在光学微操控领域的应用具有重要的指导意义. 关键词： 贝塞尔光束 轴棱锥 线聚焦 局域空心光束     

厄米-双曲正弦-高斯光束的M2因子

从二阶矩的定义出发,给出了一类新光束———厄光双曲正弦高斯(HShG)光束M2因子的解析公式,公式表明HShG光束的M2因子是光束阶数n和参数α的函数.作为本公式的特例,给出了厄光正弦高斯(HSiG)双束、双曲正弦高斯(ShG)光束以及正弦高斯(SiG)光束M2因子的解析公式.对HShG光束的束腰宽度、远场发散角及M2因子做了数值计算,并对所得结果作了分析. 关键词： 厄米-双曲正弦高斯光束 厄米-正弦-高斯(HSiG)光束 M2因子 二阶矩