X波段过模圆柱腔脉冲压缩技术理论研究

 利用有耗传输线、谐振腔等效电路和电磁场的网络矩阵等理论，分析了过模圆柱腔脉冲压缩系统中谐振腔的储能稳态和储能泄放过程，推导出功率增益的理论计算公式，并与试验结果进行了比较，达到了较好的吻合，从实验上验证了理论公式的可靠性和可行性。这对于过模圆柱腔脉冲压缩系统的设计、加工与调试可以起到指导作用，并有利于以后开展更深入的研究。     

HL-2M装置5MW-NBI加热束线偏转磁体研制

根据HL-2M装置5MW-NBI加热束线总体设计参数、注入器的部件空间布局、几何汇聚特点等,建立了基于8饼线圈的注入器偏转磁体3D模型。利用电磁场模拟软件CST Studio详细模拟了注入器的偏转磁体产生的偏转磁场分布,不同成份离子束的偏转轨迹。在模拟分析结果的基础上优化了偏转磁体的物理结构,完成了磁体的工程设计、加工和测试。偏转磁体的磁场测试结果表明,测试值与CST计算值的偏差小于±5%,达到注入器偏转磁体设计要求。     

外加载谐振腔的理论计算与分析

 通过建立外加载谐振腔的等效电路模型,给出了加载以后外加载谐振腔的频率、品质因数和间隙阻抗的解析计算公式,并使用电磁场模拟软件证明了计算结果的正确性。由计算和模拟结果显示,在使用谐振腔加载的方法降低品质因数的同时,还可以利用模式重叠进一步展宽频带。由等效电路模型分析了主腔和负载腔的品质因数、主腔和负载腔之间的频率差以及耦合口的大小对加载后谐振腔的品质因数和间隙阻抗的影响。     

PIN限幅器微波脉冲热损伤温度特性

分析了微波对PIN限幅器的热损伤机理,基于器件物理模拟分析法,利用Sentaurus-TCAD仿真器建立了器件微波热效应模型,研究了频率为5.3,7.5,9.4 GHz的微波信号作用下,器件损伤过程中温度瞬态变化规律和瞬态温度分布规律。结果表明:PIN限幅器尖峰泄露阶段器件温度上升较快;稳态限幅后温度上升缓慢;临近热击穿状态,器件进入热电失控状态,峰值温度快速上升,最终器件因温度过高烧毁;PIN二极管中的I区或P区与I区之间的结边缘处,较容易烧毁。对PIN限幅器进行大功率微波注入实验,器件损伤实验结果与数值模拟结果吻合较好。     

AlInGaAs垂直谐振腔顶面发射半导体激光器横向温度效应的解析热模型及其表征

依据增益导波垂直谐振腔顶面发射半导体激光器热区特点与室温连续波运行条件建立了一个优化的全解析热模型，对AlInGaAs/AlGaAs垂直谐振腔激光器的横向温度效应进行了详细的解析计算分析，其完全的解析表达展示了更加清晰的横向热场物理图像，对于器件内部热场变化规律的理论预期与实验结果完全符合. 该解析模型及其结果对于研究热稳态下的垂直谐振腔激光器热动力学特性，优化器件结构和控制激光器的阈值电流与功率温度饱和效应，特别是二维面阵器件中的横向热叠加效应提供了一个有用的工具. 关键词： 半导体面发射激光器 热效应 解析计算模型.     

硅纳米薄膜中声子弹道扩散导热的蒙特卡罗模拟

通过建立声子散射概率函数描述声子在输运过程中的散射,提出了一种模拟声子弹道扩散导热的蒙特卡罗方法,并将其应用于硅纳米薄膜中的稳态和瞬态弹道扩散导热过程的研究. 提出的蒙特卡罗方法对边界发射的声子束进行跟踪,根据散射概率函数模拟声子束在传播区域内经历的散射过程,并通过统计声子束的分布得到温度分布. 稳态导热过程的模拟发现,尺寸效应会引起边界温度跳跃,其值随着Knudsen数的增大而增大;计算的硅纳米薄膜的热导率随着厚度的增大而增大,与文献中的实验数据和理论模型相符. 通过瞬态导热过程的模拟得到了纳米薄膜内的温度分布随时间的变化,发现瞬态导热过程中的热波现象与空间尺度相关,材料尺寸越小,弹道输运越强,薄膜中的热波现象也越显著. 关键词： 纳米薄膜 弹道扩散导热 蒙特卡罗模拟 尺寸效应     

树脂基碳纤维复合材料各向异性导热系数研究

本文通过实验测试与数值预测结合研究了平纹、斜纹树脂基碳纤维复合材料的各向异性传热性能。实验方面,采用基于电加热膜加热的稳态"三明治"结构进行测试,得到了材料厚度与面内方向导热系数随温度的变化规律。模拟方面,观测复合材料内部微观结构,重构建立了代表性单胞模型,在三维方向分别模拟其一维稳态导热过程来预测材料不同方向的导热系数。研究结果表明,实验获得的树脂基碳纤维复合材料厚度与面内方向导热系数均随材料热面温度升高而近似线性增大,面内方向导热系数约为厚度方向的2.8倍,因密度相近,平纹、斜纹机织结构材料各主轴方向导热系数偏差小于10%。数值预测结果与实验结果基本符合,并对引起实验与数值结果偏差的来源进行分析。     

中国散裂中子源铁氧体加载腔的性能研究

利用同轴线理论分析了扫频工作的中国散裂中子源（CSNS）铁氧体加载同轴谐振腔的主要性能参数。给出了铁氧体加载腔在三维电磁场仿真计算中的建模过程,在场分析的基础上提出了陶瓷介质等效谐振电容的方法。将模拟计算得到的腔体的谐振特性与同轴线理论计算和实际腔体测量结果相比较,三者吻合得非常好。通过对腔体样机母排引入的寄生模的实验和模拟研究,提出了解决寄生模问题的方法;通过对腔体内铁氧体环的填充系数的研究,给出了短尺寸腔的扫频工作方案。     

声悬浮过程的格子Boltzmann方法研究

采用轴对称多弛豫时间格子Boltzmann(LB)方法,研究了圆柱形封闭谐振腔中圆盘形样品的声悬浮过程.模拟结果表明,(001)模式下谐振腔的共振长度L=0.499λ,在谐振腔中心引入样品后共振漂移量δL≈-0.9,这与线性声学理论计算结果基本相符.声悬浮力的LB模拟过程包含了黏滞性效应和共振漂移效应,所获得的模拟结果与理论公式计算值在量值上一致,而且其在细节上更符合实验现象.此外,LB模拟还揭示出了声悬浮过程中的声压波形畸变、声流和声辐射压等非线性声学效应.     

微型爆炸箔电爆炸过程的数值模拟

对微型爆炸箔开关的电爆炸过程进行合理简化,建立了微型金属箔电爆炸的数值模拟方法。通过自编的一维数值计算程序,对微型爆炸箔的电爆炸过程进行数值模拟,计算结果较好地再现了微型爆炸箔电爆炸过程,计算得到的爆炸电流和爆炸时间与实验结果偏差小于5%。计算结果表明,微型铜箔电爆炸产物的爆炸压力可高达2GPa,温度超过10 000K,电离度超过40%,通过数值计算,给出了对开关设计有重要影响的最小起爆阈值参数,并和实验结果进行了比较,获得了较为一致的结果。     

螺旋慢波电路高频特性的三维计算模拟

 使用MAFIA软件对螺旋慢波线高频特性进行计算模拟，避免解析理论中的假设处理，提高了计算精度，与实验测试值相比色散特性的平均模拟误差为1%左右，耦合阻抗的平均误差为0.2%左右；并对不同建模方法下的不同模拟方法在计算时间和精度上作了比较，证明了准周期边界条件的模拟方法是一种在实际工程应用上同时满足精度与效率要求的模拟方法。     

直接酸提取电感耦合等离子体发射光谱法测定煤中主要成灰 …

本文提出了一种全新的以酸直接提取煤中的矿物元素、ＩＣＰ－ＡＥＳ测定其含量的方法。考察了最佳酸配比、酸用量、最佳提取时间、仪器最佳操作参数以及元素间的干扰等诸多因素。与其灰分含量相比,煤中矿物质的提取率在９５％以上,各元素加标回收率为９６％～１０４％,九次测定相对标准偏差小于４％。方法准确、快速、适合于不同煤样中矿物元素的分析测定。     

半导体激光器的自混合散斑干涉测量流体速度

提出了一种简便的激光自混合散斑干涉测量流体速度的方法。根据散斑和法布里-珀罗腔的理论,提出了半导体激光器的自混合散斑干涉模型。研究了流体运动时在半导体激光器内产生的自混合散斑干涉效应(SMPI),给出了激光器输出增益的变化及其概率密度分布。得到了激光自混合散斑干涉平均频率与流体速度之间的关系。模拟计算和实验结果验证了这个关系。利用散斑干涉的平均频率与流体速度的关系测量了高分子材料溶液的速度,并在溶液浓度和背景光变化时,对流体速度进行了测量、比较和分析。实验表明。在溶液浓度不太低时,测量误差小于8％。     

近红外光谱结合非负回归系数回归法(配方回归)解析混合样品的组成比例

准确、快速解析混合样品的组成比例对食品、农产品加工过程的质量控制和配方设计具有重要作用。传统的解决方法多是利用大量代表性样品建立统计模型来实现,耗时耗力。以醇类及酸类液体混合样品及其低浓度溶液混合样品(无近红外特征吸收的四氯化碳(CCl₄)为溶剂介质)的透射光谱,以及片状烟叶样品漫反射光谱为例,采用导数和S.G.平滑,结合非负回归系数回归法(配方回归)验证了在一定条件下解析混合样品组成比例的可行性。结果表明,对醇酸类液体透射光谱,根据非负回归系数回归法得到的解析比例更接近于醇酸类液体的实际摩尔比例,与实际摩尔比例的误差在8%以内, 其低浓度溶液的解析效果更优,与实际摩尔比例的误差在4%以内;对片状烟叶的漫反射光谱,根据非负回归系数回归法得到的解析比例与实际质量比例的误差在10%以内;同时,混合样品的实际光谱与理论解析光谱之间均具有高度一致性,F和t检验的结果均在0.01水平上,无显著性差异,从理论上分析了解析比例的可靠性。该方法只需已知几种纯样品的光谱数据,即可解析出混合样品的纯样品组成比例,具有较好应用前景。     

根据激光单脉冲能量空间分布测量激光横模结构的方法

针对脉冲激光器,提出了一种根据激光单脉冲能量空间分布测量激光横模结构的方法,构造了相应算法,并通过理论和实验验证了该方法.通过对调Q二极管泵浦固体激光器的调Q过程进行数值模拟,计算出单脉冲能量空间分布曲线和各阶横模比例,同时根据单脉冲能量空间分布曲线上一些离散点计算出各阶横模比例,且与调Q过程数值模拟的直接计算结果相等.同时在实验中根据测量出的单脉冲能量相对值,计算出各阶横模比例,拟合出腔外不同距离处的单脉冲能量空间分布曲线.对腔外不同距离处单脉冲能量相对值和相应拟合曲线进行比较,发现测量值和拟合曲线吻合.     

Structuring of a plasma shell expanding into a magnetized plasma atsub-Alfvenic speed

The structuring of plasma shells expanding into a magnetized plasma at velocities less than the Alfven speed is considered. The structuring phenomenon is studied with hybrid simulations. The hybrid simulations are conducted for two characteristic parameter sets: one set representative of magnetized ion experiments and one set representative of unmagnetized ion experiment. A complementary theoretical study of structuring instabilities using nonlocal, two fluid theory is discussed. Under the conditions representative of the laser-target experiments, the simulation observed structuring with azimuthal wavelengths similar to those observed in the experiment. Fluid theory, on the other hand, predicts that the most rapidly growing azimuthal modes are much shorter than observations, a result consistent with previous theoretical analyses     

Contradirectional couplers in silicon-on-insulator rib waveguides

We demonstrate contradirectional couplers in silicon-on-insulator rib waveguides using a CMOS compatible technology, in which a periodic dielectric perturbation is introduced in the coupling region between two different-sized rib waveguides. This structure enables high fabrication tolerances for narrow-bandwidth add-drop filters, using commercially available deep-ultraviolet lithography, that do not suffer from having a free spectral range. The simulation using coupled-mode theory and mode-profile calculations shows good agreement with experiment. A narrow bandwidth of 0.35?nm and a low loss of less than 1?dB have been achieved experimentally.     

基于溴钨灯和LED积分球光源的可调谐光谱分布及光谱匹配

采用溴钨灯和恒流驱动的LED混合作为积分球内部光源,提出了模拟退火算法作为光谱匹配算法,研究了光谱分布可调谐积分球光源的光谱匹配技术.仿真实验表明,该混合光源完全能够定量地模拟CIE-D65和等能光谱分布,且在辐射功率优于LED模拟结果的前提下,LED的数量分别减少79.8％和82.9％,平均相对误差分别减小10％和4...     

High efficiency and broad bandwidth grating coupler between nanophotonic waveguide and fibre

A high efficiency and broad bandwidth grating coupler between a silicon-on-insulator (SOI) nanophotonic waveguide and fibre is designed and fabricated. Coupling efficiencies of 46\% and 25\% at a wavelength of 1.55~μ m are achieved by simulation and experiment, respectively. An optical 3~dB bandwidth of 45~nm from 1530~nm to 1575~nm is also obtained in experiment. Numerical calculation shows that a tolerance to fabrication error of 10~nm in etch depth is achievable. The measurement results indicate that the alignment error of ±2~μ m results in less than 1~dB additional coupling loss.     

串联型双轨增强电磁轨道炮电路模拟

建立了包括脉冲电源模块和电磁轨道炮的全电路模型,实现了从电源放电至电磁轨道炮发射过程的全电路模拟。根据电源放电与洛伦兹力加速的耦合方程组,在电路模型内将电源的基本单元封装成子电路模块、弹丸受力运动模型转化为电路解耦模块,建立了针对24个基本单元组成的电源网络驱动串联型双轨增强电磁轨道炮的电路模型。将模拟结果与实验结果进行对比,电流模拟结果偏差2.6%,电枢出膛速度模拟结果偏差9.8%,模拟与实验结果基本一致,验证了模型方程和模拟方法的可靠性和合理性。