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.     

厄米-余弦-高斯光束的传输特性

 从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分出发对厄米-余弦-高斯光束的传输特性作了研究，给出了厄米-余弦-高斯光束通过近轴ABCD光学系统的解析传输公式，以厄米-余弦-高斯光束通过自由空间和薄透镜系统为例做了数值计算和分析，结果表明厄米-余弦-高斯光束在自由空间传输时不能保持其形状不变。厄米-双曲余弦-高斯光束、余弦-高斯光束、厄米-高斯光束的传输公式可作为厄米-余弦-高斯光束的特例得出。     

厄米-双曲余弦-高斯光束的瞄准稳定性

用失调叠加积分的方法 ,对厄米双曲余弦高斯光束的瞄准稳定性作了研究 ,得到了厄米双曲余弦高斯光束失调因子 ηm2 的精确解析公式和近似解析公式 ,并用数值计算了相对横向偏移和相对角向偏移对失调因子ηm2 的影响以及对精确解析公式和近似解析公式的适用范围作了分析和说明。     

标准和优美厄米-高斯光束通过圆环孔衍射的比较

标准厄米-高斯光束(Standard Hermite-Gaussian beam,SHGB)和优美厄米-高斯光束(Elegant Hermite-Gaussian beam,EHGB)是厄米-高斯光束的两个特殊解.应用柯林斯(Collins)公式研究两种光束通过圆环孔的衍射特性,用Matlab软件进行一些数值模拟.模拟结果表明:这两种光束通过圆环孔的衍射存在明显差异,在x、y轴方向上SHGB衍射光强始终比EHGB大,差异来源于标准厄米-高斯光束与优美厄米-高斯光束的场分布的差异.     

部分相干厄米-双曲正弦-高斯光束通过湍流大气传输的平均光强分布演化和角扩展

推导出部分相干厄米-双曲正弦-高斯(H-ShG)光束通过湍流大气的平均光强和角扩展的解析表示式,并用以研究了部分相干H-ShG光束在湍流中的平均光强分布演化和角扩展. 结果表明,折射率结构常数C²_n的增加和空间相关长度σ₀的减小都会加速演化过程. 引入相对角扩展来定量描述光束抗拒湍流的能力. 空间相关长度σ₀,束腰宽度w₀和双曲 关键词： 平均光强分布演化 角扩展 湍流大气 部分相干厄米-双曲正弦-高斯(H-ShG)光束     

自加速类贝塞尔-厄米-高斯光束的理论和实验研究

空间相位调制一直是设计新型自加速光束的重要方法.参照类贝塞尔光束产生的思路,从理论上提出了一种新型的自加速无衍射类贝塞尔-厄米-高斯光束,并从数值模拟和实验两个方面研究此光束沿不同轨道的演化.理论上通过对厄米-高斯光束进行相位调制,产生了不同模式的自加速类贝塞尔-厄米-高斯光束.采用分步傅里叶算法模拟了(0,1),(1,0),(1,1)和(1,2)阶类贝塞尔-厄米-高斯光束沿预设轨道的传输过程.采用计算全息和空间光调制技术在实验中观察了类贝塞尔-厄米-高斯光束沿预设轨道的传输,例如抛物、双曲、双曲正割和三维轨道.实验观察与理论结果符合得很好.实验验证了不同阶类贝塞尔-厄米-高斯光束的奇特光斑结构,验证了光束的非衍射特性及传输轨道的可控性,且理论模拟验证了光束的自修复特性.作为此前研究的类贝塞尔光束的一般形式,本文所得到的光束可用于构造出更加新型实用的光束.     

大气湍流对部分相干厄米-高斯光束空间相干性的影响

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,并采用Rytov相位结构函数二次近似,推导出了部分相干厄米-高斯(H-G)光束通过大气湍流传输的光谱相干度公式,研究了湍流对光束的空间相干特性的影响.研究表明,部分相干H-G光束通过大气湍流传输其光谱相干度会出现振荡和相位奇异现象,但随着湍流的增强,振荡减弱,直至振荡和相位奇异现象消失,这一特性与高斯-谢尔模型光束的差异很大.光束的相干参数越小,光束空间相干性受湍流的影响也越小.此外,还研究了光谱相干度二阶矩宽度与光谱强度二阶矩宽度间的关系,得到一些有意义的结果,并给出了合理的 关键词： 部分相干厄米-高斯光束 大气湍流 光谱相干度 二阶矩宽度     

厄米—双曲余弦—光斯光束的瞄准稳定性

用失调叠加积分的方法，对厄米－双曲余弦－高斯光束的瞄准稳定性作了研究，得到了厄米－双曲余弦－高斯光束失调因子|ηm|^2的精确解析公式和近似解析公式，并用数值计算了相对横向偏移和相对角向偏移对失调因子|ηm|^2的影响以及对精确解析公式和近似解析公式的适用范围作了分析和说明。     

厄米-高斯光束的M2因子矩阵

提出了厄米-高斯光场的M2因子矩阵.引入束半宽平方的交叉项、M2因子的交叉项,理论推导出了在同一坐标系下光场旋转一定角度后的M2因子矩阵,数值模拟了与M2因子矩阵有关的各参数随光场旋转角度变化的规律,给出了光场的M2因子矢量点随光场旋转角度变化的轨迹曲线.计算结果与理论推导结果相符,证实了利用M2因子矩阵可以将旋转前后的二维厄米-高斯光场用旋转矩阵统一起来.该方法可推广到对一般的二维高阶高斯光束的光束质量的理论分析上,具有普适性,对光束质量的实际测量有重要的理论指导意义.     

标准厄米-高斯光束通过面积相同孔的衍射

应用柯林斯(Collins)公式研究标准厄米-高斯光束(Standard Hermite-Gaussian Beam,SHGB)通过面积相同的一类孔的衍射特性,用Matlab软件进行一些数值模拟.模拟结果显示:当面积相同时,标准厄米-高斯光束的通过不同形状的孔的衍射情况并不相同,光阑的形状对衍射特性有影响.     

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.     

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。     

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.     

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     

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。     

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.     

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     

SiO2薄膜内部短程有序微结构研究

SiO₂薄膜是重要的低折射率材料之一, 针对离子束溅射(IBS)和电子束蒸发(EB)的SiO₂薄膜, 采用红外光谱反演技术获得在400–1500 cm^-1波数内的介电常数, 通过对介电能损函数的分析获得了两种薄膜在横向和纵向光学 振动模式下的振动频率和Si–O–Si键角.研究结果表明, 在EB SiO₂薄膜短程有序范围内, SiO₄的连接方式主要是类柯石英结构、3-平面折叠环和热液石英结构的SiO₄连接方式; 在IBS SiO₂薄膜短程有序范围内, SiO₄的连接方式复杂主要是类柯石英结构、3-平面折叠环、 4-平面折叠环结构和类热液石英结构. 关键词： 2薄膜')" href="#">SiO₂薄膜 离子束溅射 电子束蒸发 短程有序