HL-2A装置低混杂波传输系统特性测量分析

2006年和2008年分别对HL-2A装置的低混杂波传输系统传输特性进行了冷测量和热测量工作。测量结果表明,冷测量传输率达到了94.05%,四个分路的最大相差为11.09°,功率分配也比较均匀;热测量传输率为76%~95%,但功率分配均匀度较差。另外,热测量功率超过230kW时,传输率有明显下降。     

基于EAST装置量热系统的 第一壁热负荷实验研究

通过测量EAST装置水冷系统的出入口冷却水的温差和流量，搭建了第一壁热负荷测量系统，实现了第一壁热负荷的分布测量。实验结果表明，在上单零偏滤器位形放电实验中，该系统测量的热负荷约占总注入能量的80%，其中，接近50%的热负荷沉积在上偏滤器区域。高的加热功率会使得第一壁热负荷更快上升。通过冷却水降温曲线拟合计算得出EAST装置上钨偏滤器水冷系统的热衰减时间约为下石墨偏滤器水冷系统的十分之一。     

基于量子存储的长距离测量设备无关量子密钥分配研究

针对量子中继器短时间内难以应用于长距离量子密钥分配系统的问题, 提出了基于量子存储的长距离测量设备无关量子密钥分配协议, 分析了其密钥生成率与存储效率、信道传输效率和安全传输距离等参数间的关系, 研究了该协议中量子存储单元的退相干效应对最终密钥生成率的影响, 比较了经典测量设备无关量子密钥分配协议和基于量子存储的测量设备无关量子密钥分配协议的密钥生成率与安全传输距离的关系. 仿真结果表明, 添加量子存储单元后, 协议的安全传输距离由无量子存储的216 km增加至500 km, 且量子存储退相干效应带来的误码对最终的密钥生成率影响较小. 实验中可以采取调节信号光强度的方式提高测量设备无关量子密钥分配系统的密钥生成率, 为实用量子密钥分配实验提供了重要的理论参数.     

非对称信道传输效率的测量设备无关量子密钥分配研究

测量设备无关量子密钥分配方案可以移除所有的探测器侧信道漏洞,通过结合诱骗态方案可以生成无条件安全的密钥.本文研究了非对称信道传输效率下三强度诱骗态测量设备无关量子密钥分配系统的密钥生成率与信道传输损耗的关系,比较了对称信道传输效率和非对称信道传输效率下的距离比率对单边传输效率、单光子误码率和量子密钥生成率的影响,仿真结果表明随着信道不匹配度逐渐增加,可容忍信道传输损耗由对称信道情形下的62 dB分别降至38 dB(距离比率为0.5)和17 dB(距离比率为0.1),能够安全提取密钥的可容忍传输损耗下降较快,密钥生成率的安全传输距离也随之降低.实验中可以采取调节信号光强度的方式提高非对称传输效率下测量设备无关量子密钥分配系统的密钥生成率,为实用的量子密钥分配实验提供了重要的理论参数.     

基于旋转不变态的测量设备无关量子密钥分配协议研究

本文提出了一种基于旋转不变态的偏振无关测量设备量子密钥分配协议,既适用于偏振编码测量设备无关量子密钥分配系统,也应用于相位编码测量设备无关量子密钥分配系统的相干过程.通过在线偏振基进入信道传输前嵌入2块q玻片,使得在传输过程中将线偏振基转化为旋转不变的圆偏振基,而第三方对接收到的脉冲进行Bell态测量前,利用q玻片的算符可逆性,将圆偏振基还原为线偏振基进行测量,可以有效消除信道传输中偏振旋转导致的误码.本文分析了偏振无关的三诱骗态测量设备无关量子密钥分配系统的误码率,研究了密钥生成率与安全传输距离的关系,仿真结果表明,对于偏振编码测量设备无关量子密钥分配系统,该协议可以有效提高系统的最大安全通信距离,为实用的量子密钥分配实验提供了重要的理论参数.     

低温辐射计热结构设计与分析

低温辐射计利用低温超导下的电替代测量原理,将光辐射计量溯源到可以精确测量的电参数测量,是目前国际上光功率测量的最高基准.本文实验研究了低温辐射计的热路结构,系统分析了腔体组件与热链材料的热学特性对低温辐射计响应率和时间常数特性参数影响的机理.在此基础上,设计了由黑体腔、热链和支撑结构组成的热结构机械件,搭建了低温辐射计特性参数测试系统,并针对OHFC铜、6061铝、304不锈钢和聚酰亚胺四种不同热链材料测试了低温辐射计的时间常数和响应率,时间常数跨度为23—506 s,响应率跨度为35.5—714.8 K/W.结果表明,在腔体组件确定的情况下,通过调节热链的材料和结构,可以实现对低温辐射计特性参数的调控.实验结果对低温辐射计特性参数指标分配和指导下一代低温辐射计的研制具有一定参考价值.     

基于指示单光子源的非对称信道量子密钥分配

针对传统的量子密钥分配协议未考虑非对称信道的问题,研究了基于指示单光子源的非对称信道的测量设备无关量子密钥分配协议的性能参数。主要分析了协议中的平均光子数、单边传输效率、密钥生成率与信道传输损耗之间的关系。比较了指示单光子源下,对称信道与非对称信道的测量设备无关量子密钥分配协议的性能优劣。仿真结果表明,随着信道传输损耗的增大,密钥生成率和安全传输距离逐渐减小,但非对称信道的性能仍优于对称信道的性能。     

基于标记配对相干态的量子密钥分配协议的统计涨落分析

为了更加全面分析测量设备无关量子密钥分配协议,对基于标记配对相干态的测量设备无关量子密钥分配协议进行了统计涨落分析。首先分析了当光源在统计涨落时,随着发送信号脉冲数的增加,误码率和密钥生成率与传输距离的关系。结果表明,增加脉冲数能增大密钥生成率和最大传输距离,降低误码率,且基于标记配对相干态的协议性能比基于指示单光子源的协议性能要好。进一步分析了光源在统计涨落时,基于标记配对相干态的测量设备无关量子密钥分配协议在非对称信道中的密钥生成率与传输距离的关系,由仿真结果得知,非对称信道时的性能比对称信道时的性能好。     

HL-2A装置3.7GHz LHCD系统传输线效率测量分析

介绍了HL-2A装置3.7GHz LHCD系统的功率测量方法。利用HFSS仿真发现,当定向耦合器隔离度30d B时,可以有效地抑制反向微波相位对前向功率测量产生的影响。经过对系统改进,2016年实验中LHCD传输系统总体传输线效率可达到89%,最大传输功率达到1.5MW。     

X波段高功率微波馈源辐射总功率阵列法测量技术

 分析了采用阵列法测量高功率微波(HPM)馈源辐射总功率的相关技术环节。仿真计算了某型X带HPM馈源辐射场分布,设计了积分法测量辐射总功率的参数,并对积分总功率与端口注入功率的关系以及积分方法引入的测量误差进行了计算。设计了由8路HPM辐射场功率密度测量系统组成阵列,对馈源辐射场功率密度进行测量,保证功率密度测量结果一致性和重复性。测量结果表明：多路测量系统测量波形相同,单路系统多次重复测量偏差在±0.1 dB内,多路测量系统对同一点辐射场功率密度测量偏差在±0.3 dB内,馈源热测E面方向图与冷测结果基本符合,积分总功率与等效辐射功率测量结果吻合较好。     

基于电磁耦合机构的非接触电能传输系统

基于非接触电能传输技术的研究,设计了非接触电能传输系统的供电机构、耦合机构和受电机构三大基本模块。对系统的整流滤波和高频逆变电路进行了仿真实验,整流输出电压波动小于6%,谐振逆变电路输出信号频率达1000Hz以上。采用低频信号发生器作为供电机构对系统进行了性能测试,给出了500Hz下的空气间隙与电压传输效率的实验关系曲线,随空气间隙增大,电压传输效率降低。     

基于太阳能电池板的无线光通信与传能复合系统实验研究

为明确光载波无线传输系统中,复合传输相比单独传输的优越性,实验对比了单独传能、单独通信、复合传输三种结构在传输距离为0.1m、接收的光功率估值为3.5mW、光通信速率为1kbps时的输出特性.结果表明,单独传能系统在与电感串联的负载为4kΩ时,电池板输出最大功率为1.82mW,复合传输系统在与电感串联的负载为5kΩ时,电池板输出最大功率为2.1 mW,比单独传能系统高出15%;与电容串联的负载较低时复合传输系统输出信号波形发生畸变,优化负载后波形得以改善,相同条件下幅值比单独通信系统高出1.52V.     

High repetition rate passively Q-switched diode-pumped Nd:YVO4 laser

We demonstrated an efficient and compact, diode-pumped passively Q-switched Nd:YVO₄ laser operation at 1.064 μm wavelength with high repetition rate, using Cr⁴⁺:YAG as saturable absorber, formed with a simple flat–flat resonator. The maximum CW output power of 4.05 W was obtained at the incident pump power of 8 W. For Q-switched operation, the maximum average output power was measured to be 1.4 W with the corresponding repetition rate of 200 kHz, the pulse width of 60 ns when the initial transmission of Cr⁴⁺:YAG crystal was 85%. The shortest pulse width of 12 ns, the largest pulse energy of 36 μJ and the highest peak power of 3 kW were obtained when the Cr⁴⁺:YAG crystal with an initial transmission of 60% was used.     

非匹配传输线型宽谱振荡器实验研究

设计了基于低阻形成线对非匹配传输线充电型宽谱振荡器,介绍了振荡器的工作原理。在数值模拟分析的基础上,完成了低阻形成线、非匹配传输线的结构设计。此宽谱振荡器在1 MV Marx实验平台上开展了实验研究,在主开关的间隙为14 mm、气压1.5 MPa,短路开关间隙为6 mm、气压1.0 MPa,锐化开关间隙为4 mm、气压1.1 MPa的条件下,实现了宽谱脉冲重复频率20 Hz稳定输出,中心频率达到260 MHz。采用低阻形成线对非匹配传输线充电技术,既实现了高功率宽谱振荡脉冲又提高了脉冲的中心频率。     

Low-power-pumped high-efficiency frequency doubling at 397.5 nm in a ring cavity

We report low pump power high-efficiency frequency doubling of a fundamental laser beam at 795 nm, corresponding to the rubidium D1 line, to generate UV light at 397.5 nm using a periodically poled KTi OPO4（PPKTP） crystal in a ring cavity. We obtain maximum stable output power of 49 m W for mode-matching pump power of 110 m W, corresponding to 45% raw efficiency（56% net efficiency when considering the output coupling mirror’s 80% transmission）. This is the highest efficiency obtained at this wavelength in PPKTP with such low pump power. We obtain 80% beam coupling efficiency to single-mode fiber, demonstrating high beam quality.     

LD泵浦Nd∶YVO4/V∶YAG被动调Q 1.34 μm激光器

利用新型实用的晶体材料V∶YAG作为被动调Q元件,实现了激光二极管泵浦Nd∶YVO4的1.34 μm激光谱线调Q运转.研究了饱和吸收体小信号透过率对激光稳定性的影响,得出使用小信号透过率T0小的V∶YAG可使激光脉冲能量和重复频率稳定的结论.在1.6 W的泵浦条件下,T0为96%、89%和85%时,4 h脉冲能量和重复频率稳定性分别为15%、10%和5%.使用T0为85%的V∶YAG,获得了平均功率输出功率96 mW,脉宽8.8 ns,重复频率25 kHz,峰值功率436 W,脉冲能量3.84 μJ的实验结果.     

Continuous-wave diode-laser end-pumped Nd:YVO4/KTP high-power solid-state green laser

A simple folded-cavity used for intracavity frequency-doubled Nd:YVO₄ laser was analyzed by transmission matrix and numerical calculation. We have selected a set of proper cavity parameters which can be used readily by operating at high power levels with low threshold, high efficiency, and wide dynamic operating range. 5.6-W TEM₀₀ green laser has been obtained at a 22-W pumping power and with an optical–optical conversion efficiency of 25.5%.     

LD端面抽运Nd:YAG 1319/1338nm双波长激光器研究

从LD端面抽运固体激光器的激光阈值公式出发,建立了双波长激光同时振荡的阈值条件,理论计算了腔镜对于两个波长的透过率关系,实现了LD端面抽运Nd:YAG 1319nm/1338nm双波长激光连续和准连续输出.双波长激光连续输出功率可达6W,斜效率为30%;准连续输出功率在重复频率50kHz时可达4.75W,斜效率为24.73%,脉冲宽度为55.05ns;腔内插入布儒斯特片,在重复频率为50kHz时,双波长激光准连续线偏振输出功率可达2.22W,不稳定性小于0.52%,M² 关键词： 端泵Nd:YAG激光器 1319nm/1338nm双波长 声光调Q 太赫兹波     

Sub-nanosecond passively Q-switched Yb:YAG/Cr4+:YAG sandwiched microchip laser

We report on laser-diode pumped low-threshold, and compact passively Q-switched Yb:YAG microchip lasers, with Cr⁴⁺:YAG crystals as the saturable absorbers. The laser threshold at the fundamental wavelength of 1.03 μm is as low as 0.25 W, and the slope efficiency is as high as 36.8%, and the optical-to-optical efficiency is as high as 27% for the 95% initial transmission of the Cr⁴⁺:YAG crystal. A pulse width of 1.35 ns and peak power of over 8.2 kW was obtained. Using a 5 mm thick KTP crystal as the second-harmonic generation medium, 514.7 nm green light of 155 mW power was generated. The pulse duration of 480 ps was generated at 1.03 μm by using 85% of the initial transmission of the Cr⁴⁺:YAG saturable absorber. Stable single-longitudinal-mode oscillation and wide-separated multi-longitudinal-mode oscillation due to the etalon effect of the Cr⁴⁺:YAG thin plate was achieved at different pump power levels. PACS 42.55.Sa; 42.55.Xi; 42.60.Gd