外加交变电场对光折变基频空间电荷场瞬态特性的影响

利用“跳跃模型”讨论外加交变电场（包括正弦和方波电场）对光折变基频空间电荷建立的影响,给出了空间电荷场基频分量随时间、外加交流电场振幅频率等变化的通解表达式。发现基频空间电荷场虎部和实部的振荡频率分别是外加交流电场振荡频率的两倍和一倍。当外加交变电场频率较大时光折变光栅是相移型的。这和基于“带导模型”给出的数值结果相符。     

二极管间隙距离对场致发射过程中空间电荷效应的影响

在强电场条件下,由阴极通过场致发射产生的电子具有很强的空间电荷效应,因此真空二极管的空间电荷限制电流是设计高功率微波源等强流电子束器件时需要考虑的重要参数.场致发射电流密度只和阴极材料、阴极表面电场等有关,而空间电荷效应则会受二极管电压、间隙距离等因素的影响.为研究二极管间隙距离对场致发射过程中空间电荷效应的影响,建立了由场致发射阴极构成的一维平板真空二极管物理模型,利用第一性原理的粒子模拟方法,研究了二极管间隙距离和外加电压等参数变化时的阴极表面电场随时间的演变特性,得到了阴极表面稳态电场和二极管间隙距离之间的关系.结果表明,场致发射过程开始后,阴极表面电场先有个振荡过程,随后趋于稳定;在同一外加电场条件下,间隙距离越长,稳态电场的绝对值越小,且达到稳态所需的时间也越长;间隙距离越短,当阴极表面电场达到稳定状态时,二极管间隙区的电场分布变化越剧烈.     

大调制度下光折变运动光栅的微扰分析

利用“跳跃模型”讨论了大调制度下光折变材料对运动干涉条纹的非静态记录过程，给出了描述运动干涉条纹非静态记录时电荷密度波前三阶分量振幅的微分方程，以及前三阶空间电荷场的解析表达式.讨论了前三阶空间电荷场振幅改变量对干涉条纹运动速度的依赖关系，若扩散场不为零但较小时，施加较小的外电场能够实现对空间电荷场高阶分量选择性地增强.若扩散场较大(大于外加电场)，则不能实现对空间电荷场高阶分量选择性地增强. 关键词：     

空间电荷效应对热场致发射中诺廷汉效应的影响

热场致发射阴极所产生的强流电子束具有很强的空间电荷效应,为研究该效应对热场致发射过程中诺廷汉（Nottingham）效应的影响机理,在理论分析的基础上,用数值方法研究了不同逸出功和多个外加电场条件下考虑空间电荷效应对诺廷汉效应结果的影响,并与不考虑空间电荷效应时的情形进行了对比. 结果表明：空间电荷效应的强弱会显著影响到阴极表面的稳态电场,进而对诺廷汉效应产生不可忽略的影响;当逸出功在3.0–4.52 eV、外加电场在3×10⁹–9×10⁹ V/m范围内时,考虑空间电荷效应的影响后,热场致发射电子所带走的平均能量较不考虑空间电荷效应时增加0–2.5 eV,且温度越高或外加电场越大时,该增加值越大;考虑空间电荷效应对诺廷汉效应的影响后,热场致发射电子从阴极带走的平均能量随外加电场的增加呈非线性下降规律;当阴极表面温度较高时,诺廷汉效应中的冷却效应随二极管间隙距离的变大而增强. 关键词： 热场致发射 诺廷汉效应 空间电荷效应 阴极表面电场     

强外加电场与大调制度下光折变动力学光栅形成研究

强外加电场与大调制度在光折变效应的研究中已经得到了广泛应用。采用PDECOL算法,严格求解光折变带输运方程,得到外加电场时不同调制度下光折变晶体中随时间变化的空间电荷场、载流子浓度,并讨论了外加电场对它们的影响。通过将物质方程与耦合波方程联立数值求解,可得到光折变光栅形成过程中两波耦合增益系数以及光束条纹相位的变化。模拟结果表明,在强外加电场作用下,两束记录光之间的光强与相位耦合都得到了增强,而原有的解析式忽视了强外加电场与大调制度对空间电荷场相位耦合的影响,此时不再适用。同时发现折射率光栅与记录光束条纹均发生弯曲,并不再保持平行。     

爆炸电子发射初期阴极表面电场的研究

为了研究二极管爆炸电子发射初始阶段阴极表面复杂的物理现象及规律, 建立了由场致电子发射阴极构成的一维平板真空二极管物理模型,通过自行编程数值求解泊松方程, 考虑了发射出的电子对阴极表面电场的非线性影响,自洽模拟得到了阴极表面电场随时间的变化情况. 模拟结果表明,爆炸电子发射初期,阴极表面电场随时间的增加而呈现出不断振荡的规律, 且振荡幅度越来越小,最终到达一个稳态的值,二极管两极板之间的外加电场越大, 阴极表面稳态电场的绝对值越大;电场增强系数越大,阴极表面稳态电场的绝对值越大. 在整个时间演变过程中,阴极表面的实际电场强度决定着阴极发射的电流密度大小, 反过来阴极发射的电流密度又会影响到阴极表面的电场.     

场致爆炸发射阴极有效发射面积研究

通过改变阴阳极间隙，得到在不同外加电场情况下，场致爆炸发射石墨阴极有效发射面积随时间变化的实验结果。结果表明，在起始的一定时间内，阴极有效发射面积随时间的增加而增大。阴极有效发射面积达到1.0的时间随阴阳极间隙内电场的增加而减小；当二极管阴阳极之间的平均电场约为100 kV/cm时，阴极有效发射面积达到1.0的时间约为20 ns；阴极有效发射面积相对电压波形的延迟时间随电场的变化近似呈指数衰减曲线。     

KTa_(1-x)Nb_xO_3:Cu晶体中直流空间电荷场的进一步研究

分别用扩束光和一束写入光对KTa_(1-x)Nb_xO_3:Cu(X=0.32)晶体中的光折变栅进行擦洗,通过不同的擦洗效果,进一步论证了在写入过程中除了形成周期分布的空间电荷场之外,同时还形成了直流空间电荷场.并对直流空间电荷场被擦洗的动态过程进行了详细研究.此外,在写入之前利用一束均匀光照射在外加电场作用下的KTa_(1-x)Nb_xO_3:Cu晶体,研究了直流空间电荷场的形成对衍射信号强度的影响.     

空间电荷和介质表面电荷对微放电演化过程的影响

微放电是制约航天器微波部件功率容量的主要瓶颈之一。以介质微波部件中典型的介质加载平行板波导为例,基于三维粒子模拟分别对仅考虑外加微波场（情况1）、考虑外加微波场和空间电荷（情况2）以及考虑外加微波场、空间电荷和介质表面电荷（情况3）三种情况下微放电演化过程中电子数目、瞬态二次电子发射系数、归一化反射波电压以及介质表面与上金属板之间的间隙电压随时间的变化进行了仿真,并给出了情况3电子分布和介质表面电荷密度随时间的变化过程。在此基础上,明确了空间电荷和介质表面电荷在微放电过程中所起的不同作用：即空间电荷会使微放电达到饱和状态,介质表面电荷则导致微放电饱和状态无法持续,最后自行熄灭。介质表面电荷导致了微放电过程中介质和金属瞬态二次电子发射系数下降速率不一致,归一化反射波电压幅度随时间变化的包络类似于“眼睛”形状、间隙电压类直流偏置、非对称电子能量分布等特殊现象。     

磁绝缘线振荡器中空间电荷的调制

 首次研究了磁绝缘线振荡器中射频场（包括辐射波场和空间电荷波场）对空间电荷的调制,得到了在饱和时谐波电流一阶分量的公式。这个公式表明：考虑空间电荷波时,在小信号和辐射波与空间电荷波同相的条件下,它将增强谐波电流。在大信号时,情况不确定;谐波电流一阶分量将随二极管上电压的增加而增加,随运行频率和饱和长度的增加而减少。     

Self-Deflection of Dark Screening Spatial Solitons Based on Higher-Order Space Charge Field

The effects of higher-order space charge field on the self-deflection of dark screening spatial solitons in biased photorefractive crystals are numerically investigated under steady-state conditions. The expression for an induced space-charge electric field including higher-order space-charge field terms is obtained. Numerical results indicate that dark solitons possess a self-deflection process during propagation, and the solitons always bend in the direction of the c axis of the crystal. The self-deflection of dark solitons can experience considerable increase especially in the regime of high bias field strengths.     

外加电场对掺杂KNSBN晶体空间电荷场的影响

利用掺铈KNSBN晶体,在633nm下观察和测试了外加电场对晶体内部空间电荷场的基频和高阶分量的记录和擦除特性的影响,并对所得实验结果进行了分析。 关键词：     

AC space-charge effects in gyroklystron amplifiers

The effects of AC space charge on multicavity gyroklystron amplifiers are studied. It is found that when AC space charge is included in the analysis of weakly relativistic multicavity gyroklystron amplifiers, the optimized nonlinear efficiency becomes a function of beam current. For a cold beam (no velocity spread), the efficiency is maximum at zero current and decreases monotonically as the current increases. The zero current limit of the optimized efficiency when AC space-charge effects are included is not the same as the optimized efficiency with no space charge; it is significantly higher. This behavior is regularized when velocity spread is taken into account; in that case, the nonlinear efficiency increases with beam current until it reaches a maximum, then falls off slowly. The increase in efficiency is attributed to enhanced bunching associated with the saturation of the space-charge instability in the drift region; the reduction in efficiency at high current occurs because space charge induces an additional velocity spread in the beam     

半绝缘GaAs光电导开关产生太赫兹波电场屏蔽效应的二维Monte Carlo模拟

利用Ensemble-Monte Carlo模拟方法，对不同实验条件下半绝缘GaAs(SI-GaAs)光电导开关作为偶极辐射天线在辐射太赫兹电磁波(太赫兹波)中体内电场的分布以及空间电荷屏蔽效应对太赫兹波辐射的影响进行了模拟.载流子的时域空间电场分布表明:用高能量激光脉冲触发低压偏置的GaAs开关，空间电荷屏蔽是限制太赫兹波辐射功率的一个重要因素，并且空间电荷屏蔽能够引起太赫兹波呈现双极性.当高能量飞秒激光脉冲以全电极间隙触发大孔径光电导天线时，空间电荷电场屏蔽效应对太赫兹波的影响不大. 关键词： 光电导开关 Ensemble-Monte Carlo模拟 辐射场屏蔽 空间电荷屏蔽     

虚阴极时间相关行为的单荷电层分析

用格林函数法计算圆柱腔中单荷电层的空间电荷场,分析在圆柱腔漂移管中的虚阴极时间相关行为。求出在非相对论情形下极限电荷q_L的表达式,对不同电荷值、荷电层的位置与速度随时间变化关系进行数值计算分析。给出了虚阴极直观的物理图象。