对钨酸铅晶体光收集效率及其均匀性的蒙特卡洛模拟

利用Litrani软件包^[1]对钨酸铅(PbWO₄或PWO)长晶体的光传导与光收集过程进行了模拟计算,着重讨论了晶体的吸收长度、表面处理等因素对光收集的影响,并对各向同性与各向异性的模拟作了比较.     

光子晶体耦合腔光波导慢光结构特性研究

研究了用于光缓存的光子晶体耦合腔光波导的结构对慢光传输特性的影响.详细讨论了微腔间距关于波导禁带、导模带宽、导模传输群速度的具体关系.计算发现,随着微腔之间距离的增加导模显著平坦化,群速度急剧减小.当相邻微腔之间距离为7个晶格常数时,获得了小于2×10~(-4)c的超小群速度.通过长度为13.23 μm的7×7超胞构成的光子晶体耦合腔光波导,产生的最大光延迟超过了400 ps,这比相同长度传统光波导产生光延迟大四个数量级.     

激光二极管抽运(Tm,Ho)∶YLF微片激光器的实验研究

从理论上分析了准三能级 (Tm ,Ho)∶YLF晶体的增益与温度关系 ,晶体温度的降低和长度的缩短有利于减小重吸收损耗对激光器运行性能的影响。在室温条件下 ,用 2 7W波长为 792nm激光二极管端面抽运Tm(原子数分数 0 .0 6 ) ,Ho(原子数分数 0 .0 0 4 )∶YLF微片激光器 ,阈值抽运功率为 4 5 0W ,当入射到晶体内的激光二极管功率为 1 88W时 ,2 μm激光最大输出功率为 32 8mW ,斜率效率为 2 2 5 % ,光 光转换效率达 17 4 %。为达到激光最佳运行条件 ,还探讨了激光二极管波长 ,抽运光偏振方向以及晶体温度对Tm ,Ho激光器性能的影响。     

新型太阳中微子闪烁探测器的研制

概述了一种新型太阳中微子闪烁探测器的研制,其中载钆(Gd)液体闪烁体的Gd浓度达到5%、光的衰减长度≥150cm、对60keV的Gamma-ray之能量分辨率为21%(σ);直径1cm、厚3cm的GSO:Ce晶体,其发光产额约为NaI(Tl)晶体的20%、光的衰减时间为60ns、对662keVGamma-ray之能量分辨率为9.2%(σ).文章讨论了由这两种闪烁体构成的复合探测器的特点及作为太阳中微子探测器其本底的降低措施.对直径10cm、厚50cm的这种复合探测器的模拟计算表明其光的收集效率可达20%.     

高功率光隔离器永磁系统的理论研究与优化

基于Halbach阵列永磁体的特点以及光隔离器对磁场的需求,设计了两种适用于高功率隔离器的永磁系统,分析了其磁场分布、磁场非均匀性对隔离度的影响,研究了磁体装配误差对磁场的影响。研究结果表明:通过引入斜向磁化永磁体,选择合适的磁化角度和磁体长度,可以提高永磁体的磁场强度,大幅度减小旋转器所需磁光晶体长度;受磁场非均匀性影响的隔离度与磁光晶体的孔径、长度以及入射激光的光斑半径有关,当晶体长度一定时,减小晶体半径和入射光的半径可以显著提高隔离度。在入射光半径为1.5mm、磁光晶体半径5mm时,对应的隔离度分别为105.8dB和45.4dB。     

耦合腔光子晶体慢光波导结构

在单线缺陷结构中引入两个附加的相邻介质柱,构成一种新型的光子晶体耦合腔波导结构.通过平面波展开法对波导结构的的慢光特性进行了仿真分析,研究了平移线缺陷上下两侧介质柱,以及改变腔体的长度对器件色散特性和群速度的影响.结果表明:与平移缺陷上下两侧介质柱相比,通过改变腔体的长度,不仅可将光群速度低到0.03c(c为真空下的光速),而且器件的有效波长范围接近20nm.利用时域有限差分法得到波导结构的传输场分布图,研究波长的选取对入射激励光在光子晶体耦合腔波导中传输场的影响,发现结构参量优化后的光子晶体耦合腔波导仍然具有良好的传输特性.     

低功率近红外光的偏振方向对光致折射率变化影响的实验研究

研究了利用低功率近红外光辐照In:Fe:LiNbO3晶体时写入光束的偏振方向对光致折射率变化(Δn)的影响.分别采用正常偏振(o光)和非常偏振(e光)的近红外细激光束,在In:Fe:LiNbO3晶体中进行了光折变实验.研究表明,两种偏振方向引起晶体的Δn实测曲线相似,但变化规律恰好相反,o光引起的折射率变化量约是e光的3倍左右.近红外光写入下两种偏振光束引起晶体的Δn分布规律都不同于可见光,尤其是e光辐照区域中心晶体的折射率升高.因此,通过选择不同偏振方向的近红外光可以在光折变晶体中制作不同折射率分布的非线性光学器件.     

周期结构GaAs晶体ps脉冲差频产生窄带THz辐射的研究

计算模拟了在ps脉冲抽运周期结构GaAs晶体差频产生窄带THz波过程中,对于不同波长、不同脉宽的抽运光,周期结构GaAs晶体的走离长度和最佳周期长度的变化,并对计算结果进行了理论分析.研究了周期结构GaAs晶体的畴数对THz波光谱的影响.根据GaAs晶体温度色散公式,计算并分析了晶体最佳周期长度的温度调谐特性,研究了温度变化对THz波光谱的影响,提出了通过温度调谐实现在周期结构GaAs晶体中产生宽调谐、窄带宽THz波的新方法,该计算结果为下一步的实验研究提供了理论基础. 关键词： ps脉冲 差频产生窄带THz波 周期结构GaAs晶体 温度调谐     

光参量过程中的逆转换问题

逆转换是影响光参量变换转换效率、参量光光束质量以及参量光输出稳定性的关键因素,随光斑分布和时间变化,逆转换现象很难消除.文中分析了光参量变换过程中的逆转换问题,研究了影响逆转换的关键因素.分析得出,适当的晶体长度、优化的抽运光斑截面类型、合适的谐振腔参数(对于振荡器)有利于降低逆转换,提高参量转换效率,改善参量光光束质量.根据理论分析结果,设计了脉冲砷酸钛氧钾(KTA)光参量振荡器,实验获得了270 mJ信号光和150 mJ闲频光输出,有效地抑制了逆转换的影响,参量转化效率达到了43%. 关键词： 逆转换 光参量放大 光参量振荡     

一般切割面的铋硅族氧化物光折变增益特性及动态光栅优化

利用耦合张量对光折变旋光，电光，压电及弹光铋硅族氧化物晶体中光波本征模的作用，在任意晶体切割面上求解了弱耦合的矢量波耦合方程, 并利用有效耦合概念处理了非旋光晶体 中的矢量波耦合问题. 进而计算旋光和非旋光材料中信号光的增益, 并分别比较各向同性耦 合和各向异性耦合对增益的影响. 对旋光材料优化增益，并把处理结果应用于BSO和BTO晶体 . 还讨论了压电和弹光效应对(110)，(111)及(112)切割面优化增益的影响. 关键词： 铋硅族氧化物 光折变 旋光效应 压电 弹光效应     

Study on Light Collection Uniformity of Long Lead Tungstate Crystal by Monte Carlo Method

In electromagnetic calorimeter, Longitudinal light collection uniformity of crystal scintillator has sizeable influence on the energy resolution. Monte Carlo (MC) method is used to simulate the process of light transmission and collection in long lead tungstate (PbWO4 or PWO) crystal. Discussion focused on the role of factors such as attenuation length and refractive index to light collection is presented.     

Negative refraction at infrared wavelengths in a two-dimensional photonic crystal

We report on the first experimental evidence of negative refraction at telecommunication wavelengths by a two-dimensional photonic crystal field. Samples were fabricated by chemically assisted ion beam etching in the InP-based low-index constrast system. Experiments of beam imaging and light collection show light focusing by the photonic crystal field. Finite-difference time-domain simulations confirm that the observed focusing is due to negative refraction in the photonic crystal area.     

一种变曲率面晶体X射线检测技术

在惯性约束聚变光谱诊断物理实验研究中,晶体衍射后X射线光谱信号较弱,需要高收光效率及宽频谱范围的光谱诊断仪器.在传统锥面弯曲晶体基础上提出变曲率弯晶多能点成像技术,该技术具有宽频谱范围、强聚焦能力、高光谱分辨的特点.在晶体衍射成像结构设计中,由于能够确保成像光线的旋转对称性,因此在原理上可消除传统弯晶X射线衍射成像像差.利用研制的变曲率面石英晶体对钛靶X射线源进行X射线聚焦检测,并与同种材料的平面晶体进行收光效率对比,实验结果表明该变曲率面石英晶体的收光效率可以达到平面石英晶体的100倍,检测X射线能量范围为4.51~5.14keV.该晶体谱仪结合X射线条纹相机能够检测宽频谱范围的微弱X射线信号,条纹相机探测面可与晶体检测光路方向垂直布局.     

Performance of A 76-By 100-mm BGO Detector

In order to meet the needs of measuring high energy γ-rays produced in heavy ion reactions at intermediate energies,a large cylindrical BGO detector has been assembled by using China-made crystal and photomultiplier tube.This report presents the light collection method and the relative light yield of the crystal,and the energy and time resolution of the detector.A comparison was made about using defferent kinds of photomutiplier tubes.The possibility of applying detectors of this kind to heavy ion experiments has been discussed.     

液晶光阀光学特性实验中系统控制器的改造和设计

本文针对在液晶光阀光学特性实验中,集多种功能于一体的系统控制器,由于功能键频繁切换,导致按键失灵,实验无法正常进行的难题,采用将光强键的功能从系统控制器中分离出来的设计方案,设置独立的电路,将系统控制器中的光强采集及显示独立出来,保证了学生实验教学的正常进行．     

Near-field probing of photonic crystals

Photonic crystals form an exciting new class of optical materials that can greatly affect optical propagation and light emission. As the relevant length scale is smaller than the wavelength of light, sub-wavelength detection forms an important ingredient to obtain full insight in the physical properties of photonic crystal structures. Spatially resolved near-field measurements allow the observation of phenomena that remain hidden to diffraction-limited far-field investigations. Here, we present near-field investigations in both collection and illumination modes that highlight the power of local studies. We show how propagation losses are unambiguously determined and that light detected in far-field transmission can actually contain contributions from different, sometimes unexpected, local scattering phenomena. Simulations are used to support our findings. Furthermore, it is shown that local coupling of light to a thick three-dimensional photonic crystal is position-dependent and that the spatial distribution of the coupling efficiency itself is frequency-dependent.     

Phonons in an entropic crystal

Hard spheres crystallize due to purely entropic forces. The underlying excluded-volume interaction is completely anharmonic and the nature of the phonon spectrum is therefore of interest. To measure the single-particle motion and the phonon spectrum by dynamic light scattering we have used a collection of novel techniques including multispeckle cross correlation on a CCD chip and the growth of large single crystals using a temperature gradient. The random hexagonal close packed crystal has a dispersion relation closer to hcp than to fcc.     

惯性约束聚变X射线晶体衍射研究及最新进展

介绍了惯性约束聚变研究中X射线线谱诊断与各物理量之间关系，并对X射线晶体谱仪诊断方式及诊断原理进行了简要说明。针对不同类型诊断，介绍了常用不同类型衍射晶体的作用与原理。此外，介绍了最近开展的一种新型变锥面弯晶X射线诊断方法研究，此方法拥有高集光效率的同时，保证了后端接收装置的精巧耦合，减小了像差。以变锥面弯晶衍射特性研究为出发点，开发了一个X射线任意面型晶体衍射追迹仿真软件X-Chase，并以国内某大型激光装置类H、类He线的变锥面晶体诊断为例进行了计算演示，数值模拟结果显示了变锥面晶体具有很好的聚焦效果。     

布儒斯特角切割LiNbO3晶体的偏振态分析

基于琼斯矩阵和菲涅耳公式,建立了偏振光透过LiNbO3晶体的分析模型,研究了入射光偏振态、晶压等参数对输出光偏振态和p偏振态、s偏振态透射率的影响规律。搭建了分别含单块LiNbO3晶体、LiNbO3晶体和薄片、两块串联LiNbO3晶体的Ho,Tm,Cr:YAG激光电光调Q实验装置,并测得了输出激光的偏振态、输出能量等随晶压的变化关系曲线。