波导FEL振荡器的孔耦合输出特性

波长５００μｍ的远红外自由电子激光振荡器，是由平面被导和两个对称金属柱面镜组成的半封闭光腔．由于反射镜具有反射率，在下游镜的轴上开一个半径为Ｒｈ的圆孔来输出功率．孔耦合输出是一种简单、有效的输出方式，并可以广谱输出．缺点是抽取率随波长变化，计算很复杂．本文给出了用三维程序数值模拟结果．给出了腔内功率，输出功率，抽取率及腔镜边缘的衍射损失随小孔半径的变化．结果表明，选取适当的孔径，既可以有效地输出功率，又能保持较高的腔内功率和较纯净的腔模．     

小孔扫描傅里叶叠层成像的关键参量研究

小孔扫描傅里叶叠层成像术已在三维全息重聚焦和超分辨宏观成像领域显示出巨大的潜力。对小孔扫描傅里叶叠层成像技术的关键参量对光场恢复质量的影响进行了研究,根据小孔扫描傅里叶叠层成像的迭代算法,通过仿真实验研究了小孔的交叠率和孔径大小对光场恢复质量的影响。仿真结果表明:在相同孔径情况下,小孔交叠率存在一个阈值,当交叠率大于该阈值时,光场恢复质量随交叠率增大而显著提高;在相同交叠率情况下小孔孔径越小光场恢复质量越高。该研究成果对小孔扫描傅里叶叠层成像术在进一步应用中的参数优化能起到一定程度的理论指导作用。     

关于气垫滑轮设计的探讨

气垫导轨的一个重要附件——气垫滑轮,由于加工工艺复杂,对气源要求高,没有能普遍使用。本文对气垫滑轮的内在规律作了一些探讨,为改进气垫滑轮的加工工艺提供一些理论依据。 一、气垫滑轮轴腔喷气小孔的选择。 图一为气垫滑轮的剖面图。它由轴腔、轴套和轴挡三个主要部件组成,在轴腔上钻有许多小孔。目前见到的孔径一般为0.3～0.5mm,这样的小孔,不易加工,易堵塞,气阻大,产生的浮力小。为此我们把孔径改为1mm,用普通的钻床就可加工。 二、气孔数量、分布与浮力的关系。 如图二所示,我们先分析一下气流从顶部一个小孔喷出的动力学过程。设轴…     

同轴线法在小孔径真空元件阻抗测量中的应用北大核心CSCD

粒子加速器中真空元件的阻抗是引起束流不稳定的重要原因。基于储存环的新一代同步辐射光源的设计发射度更小,相应地要求更小的真空盒孔径,进而带来阻抗的显著增加,这就要求在设计阶段对真空元件的阻抗进行准确的评估和优化。阻抗测量是验证阻抗模型准确性的重要手段,而同轴线法是常用的实验室测量方法。对小孔径真空元件同轴线法纵向阻抗测量进行了研究,针对窄带阻抗元件,使用pillbox腔开展了相关的阻抗测量,研究了不同的内导体尺寸对于测量结果的影响,同时基于尾场模拟、散射参数模拟以及本征模模拟对测量结果进行了验证,模拟和测量结果符合很好,并证明原有的内导体导致谐振峰频移的理论分析应用于小孔径元件时存在偏差。此外针对非窄带阻抗元件,对条带冲击磁铁结构进行了同轴线法阻抗测量,研究了内导体对结果的影响,验证了同轴线法测量的有效性。     

屏栅边缘小孔孔径对离子推力器性能的影响

提出并实验验证了一种通过减小屏栅边缘小孔孔径消除双模式离子推力器中束流离子对三栅极系统减速栅边缘小孔溅射刻蚀的方法.基于30 cm双模式离子推力器,在小推力高比冲和大推力高功率两种工作模式下实验对比研究了屏栅边缘小孔孔径对推力器放电损耗、束流平直度和减速栅边缘小孔刻蚀速率和刻蚀范围的影响.当束流半径95%外的屏栅小孔孔径缩小26%后, 30 cm双模式离子推力器在小推力高比冲模式和大推力高功率模式下放电损耗分别减小10%和21%;束流平直度分别下降3%和10%;减速栅边缘小孔存在离子溅射刻蚀的小孔排数由边缘5排减小到最边缘1排,刻蚀速率明显减小,并且当工作900 h后最边缘小孔刻蚀现象也消失.实验结果表明:减小屏栅边缘小孔孔径是一种解决双模式离子推力器小推力高比冲模式下束流离子对三栅极系统减速栅边缘小孔溅射刻蚀的有效方法,而且不会降低推力器效率,但是会造成束流均匀性变差.     

平面波照射下开孔矩形腔体的电磁耦合与屏蔽效能研究

基于Bethe小孔耦合理论和腔内电磁场的本征模展开, 建立了平面波照射下开孔矩形腔体电磁场分布的近似解析模型. 该模型物理意义清晰, 可以考虑开孔的形状、 尺寸、 个数及位置和入射波的传播与极化方向等参数的影响. 该模型的计算结果优于传统的等效电路方法, 与实验结果的一致性更好. 计算分析了相关因素对电磁屏蔽效能的影响规律, 所得结果对电磁屏蔽腔体的设计有指导意义.     

高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究

为了获得高光束质量的脉冲固体激光输出,研究了高斯非稳腔固体激光器的模式分布。运用边界有限元法将谐振腔内光场衍射积分方程转化成矩阵方程组,模拟分析了平凸高斯非稳腔内光阑位置、孔径大小以及高斯镜参数对输出光束模式的影响。基于理论模拟结果对激光器结构参数进行了优化,分别测量了腔内不同光阑位置和孔径下的激光器输出光束振幅及模式分布情况。在光阑半径为1 mm、光阑距高斯镜为150 mm、泵浦电压为900 V的实验条件下,光束质量M_x~2=1. 9、M_y~2=2. 3,激光最大输出能量为280 mJ的高光束质量激光输出。实验结果表明,在腔内加入选模光阑以及优化高斯镜参数可以进一步改善腔内模式分布,获得高光束质量激光输出,这与理论模拟结果基本相符。     

对光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔纵模间隔问题的研究

对光纤布拉格光栅(FBG)法布里-珀罗(F-P)腔的透射特性进行了深入分析,指出了FBG F-P腔透射谱中纵模位置的影响因素,讨论了与普通F-P腔的联系和区别.应用光栅的有效镜面模型对FBG反射主瓣内反射系数的相位因子进行线性模拟,定义了FBG有效长度的概念并得出其表达式.提出将FBG的有效长度纳入到FBG F-P腔的等效腔长中,用等效腔长来计算FBG F-P腔中的纵模间隔.数值仿真和实验结果都表明,用等效腔长计算所得的纵模间隔与实际的FBG F-P腔中的纵模间隔符合很好,误差极小. 关键词： 光纤布拉格光栅 法布里-珀罗腔 纵模间隔 有效镜面模型     

表面等离子体调制的纳米孔径垂直腔面发射激光器

在普通850nm垂直腔面发射激光器基础上制备了表面等离子体调制的纳米孔径垂直腔面发射激光器.当小孔直径为200nm，周围光栅的周期为400nm时，在15mA驱动电流下最大输出光功率达到了0.3mW.介绍了该器件的制备工艺，并从实验和理论两方面分析了周期性光栅结构对光束的约束作用.     

BEPCⅡ超导腔高次模阻抗抑制优化研究

BEPCⅡ500MHz超导腔是BEPCⅡ储存环的关键设备,腔中高次模的分布和阻抗将很大程度上直接影响束流的稳定.因此,研究BEPCⅡ超导腔的高次模分布和高次模吸收器的吸收效果对实现BEPCⅡ指标至关重要.为此,通过改变高次模吸收器的位置、铁氧体吸收材料的长度、厚度以及腔的渐变过渡波导的角度等对BEPCⅡ超导腔高次模阻抗抑制进行了模拟优化研究,从而找到并确定了吸收器对高次模阻抗抑制的最优值.同时,为证实模拟计算结果的正确性,对BEPCⅡ超导模型腔进行了高次模分布和吸收测量,得到了与计算一致的结果.结果表明,经过细致优化腔的高次模吸收器,腔中大部分高次模被深度吸收了,那些具有潜在危险的高次模阻抗值降到了阈值以下,满足BEPCⅡ束流阻抗要求     

Experimental determination of diffraction losses in a near-hemispherical resonator

For the TEM₀₀ mode in a near-hemispherical resonator with variable mode-selecting aperture, we have investigated the diffraction losses versus mirror spacing. The experiments are done with a low gain 633 nm He-Ne laser and two situations are considered. At first the aperture is located at the concave mirror and the experimental values agree very well with those computed by Li for a passive cavity. Then the aperature is placed near the active medium and discrepancies are observed between the experimental results and the proposals of various authors.     

Stabilisation of single-longitudinal mode operation in a Q-switched Nd:YAG laser

Detection of the reflected laser beam power from the mode-selecting etalon in a prelase-Q-switched laser provides an indicator of mode-frequency drifts. The detected signal can be used to control a piezo-mounted resonator mirror, thus correcting the drift and providing a means for maintaining single longitudinal mode operation on every shot.     

Coupling Losses and Discrimination of Annular Waveguide Laser Resonators

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｉｎｃｅｔｈｅｆｉｒｓｔｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆａｗａｖｅｇｕｉｄｅｇａｓｌａｓｅｒｂｙＳｍｉｔｈ［１］ｉｎ１９７１,ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｍａｄｅｏｎｔｈｅｗ...     

Coupling Losses and Discrimination of Annular Waveguide Laser Resonators

An approach of calculating the coupling losses in a coaxial (or annular) waveguide laser resonator is developed by which the computational time is considerably reduced. Computations of the coupling losses for some TE modes of an annular waveguide, as a function of mirror curvature and position, are presented in the limit of large mirror aperture. It is shown that there exist three special configurations to provide low coupling losses. The resonator properties are discussed. The calculating results are useful for design of annular waveguide laser resonators.     

热声发动机的优化计算设计

把改进的12-Bit格子气模型用于复杂边界的热声发动机的模拟研究,成功模拟了带共振腔的驻波管中热声振荡演化过程。对热声板叠的长度、热声板叠在共振管中的位置以及共振腔的几何大小对热声振荡振幅的影响进行了数值计算。计算结果显示,当共振腔与细管的宽度比为2.2,板叠位置相对于细管长为0.34时,驻波管中热声振荡振幅达到最大。共振腔尺寸的研究,对于热声发动机性能的的优化设计有指导意义。     

同轴圆筒波导激光器谐振腔的耦合损失及模式特征

计算了同轴圆筒波导谐振腔的耦合损失,结果表明存在三种低耦合损失谐振腔结构,最后分析了谐振腔的模式特性及其设计方法。     

Generation of high power and high stability azimuthally polarized beams in a Nd:YAG laser

Generation of high stability and high power azimuthally polarized beams is demonstrated in a Nd:YAG laser by inserting an optimum aperture in the cavity. The location and the size of the aperture are optimized by analyzing the mode-radius, stability and mode selectivity of the cavity with a transfer matrix method. Experiments are performed in a Nd:YAG laser with a flat-flat resonator, and the results are concordant with the theoretical predictions. A 10 W azimuthally polarized beam with the standard deviation of the output power less than 0.6% is obtained.     

十字形孔径谐振腔的失调分析

给出十字形孔径谐振腔失调后的光轴确定方法,对因失调引起的腔内损耗进行了分析和近似计算;讨论了基模和高阶高斯光束在十字形孔径谐振腔中传输时的衍射损耗问题。计算结果表明,平面镜或凹面镜倾斜角度在10″以内,TEM30和TEM03及以下的低阶模式的平均单程损耗小于1%。     

Optical losses in dielectric apertured terahertz VCSEL

The resonant wavelength and mode radius of the fundamental modes supported by an oxide apertured terahertz vertical surface emitting laser are determined from Gaussian resonant theory and scalar variational method. The reflectivity of the Bragg mirror is calculated for the lowest modes and it decreases as the aperture size decreases. The aperture radius, thickness, and axial position in the cavity are shown to be an important factor for high efficiency vertical cavity surface emitting lasers and single mode operation. When the aperture size is much larger than the emitting wavelength, the optical loss is negligible. However, the optical loss strongly depends on the aperture size and thickness when aperture size is similar to or smaller than emitting wavelength.     

Single longitudinal mode selection of high power actively Q-switched lasers

A Pockels cell Q-switch has been operated in a manner analogous to a saturable absorber by initially keeping the cell partly open for the first 1000 or so double passes and then opening it completely at a pre-set resonator power. This then allows simple and reliable selection of a single longitudinal mode. A detailed discussion is given of the design considerations which lead to the correct choice of mode-selecting device. With three different devices, a TEM₀₀ mode Nd:CaWO₄ laser has produced 400 kW pulses in a single longitudinal mode with a shot-to-shot frequency stability of ∼ 0.01 cm⁻¹.