提高飞秒超强激光脉冲对比度的新方法

文章在简要描述飞秒超强激光脉冲对比度有关概念及其测量方法的基础上,介绍了空间滤波和时间滤波,以及提高注入脉冲种子对比度和强度的技术,环形腔放大技术,光参量啁啾脉冲放大技术（OPCPA）,双啁啾脉冲放大技术（DCPA）,采用高阶非线性晶体滤波等几种提高对比度的新方法和新技术.采用这些方法和技术,在最近一两年的时间里,人们成功地将多年来徘徊在106量级的飞秒超强激光脉冲对比度,提高到了1011的新水平,从而为强场物理的研究提供了更为理想的光源.     

脉冲变压器锥形高压绕组电压分布实验研究

对脉冲变压器锥形高压绕组进行了脉宽为1 μs,500 ns及100 ns三种不同脉宽的单脉冲实验,研究了不同输入条件下绕组中的电压分布特性,比较了空心、加内铁芯和加内外铁芯三种不同结构绕组中的对地电压及匝间电压的分布曲线。实验结果表明：在高频冲击电压条件下,脉冲变压器锥形高压绕组中的电压呈现非线性分布且存在明显的振荡过程,导致绕组首端的电压梯度增大,伴随脉宽减小电压波形发生明显畸变,冲击电压以波的形式在绕组中传播,从而引起匝间电压按照正弦规律起伏变化,匝间电压的极值通常出现在绕组首末端,加入铁芯有助于抑制电压谐振但同时增大了匝间电压。     

螺旋线型脉冲形成线匝间击穿与输出波形的研究

针对螺旋线型脉冲形成线放电过程的匝间击穿问题,采用数值模拟的方法研究了影响螺旋线上轴向电场的因素,模拟结果表明：螺旋线的螺旋角越大、开关的上升沿越小、负载的阻值越小则越容易造成匝间击穿;针对输出波形的前沿上冲和下凹问题,通过数值模拟和实验方法研究了加速器内阻抗不匹配段对输出波形的影响,结果表明: 改变螺旋线与开关之间连接段的阻抗以及开关和二极管之间过渡段的阻抗,使之接近于螺旋线阻抗,并使电长度减小,可以消除波形的前沿上冲和下凹,得到近似方波的高电压脉冲输出。     

含磁芯线圈动态电感计算

从电感的基本定义出发,推导了一个新的递推公式,可准确地对含磁芯线圈动态电感进行数值计算,并在纯电感、含有5匝磁芯线圈和含有17块铁氧体大环磁芯的感应腔在双脉冲励磁情况下分别计算了动态电感量,验证了该方法的可行性。通过电感值可反推出磁芯在各种情况下磁导率的变化曲线,从而确定磁芯的磁特性及其适用范围。     

大尺寸纳米晶磁环的动态磁性能测量

在感应型速调管调制器中使用了纳米晶磁性材料制作大尺寸磁环,使用伏安向量法对材料试样的磁性能进行测量,得到频率为20.03 kHz和50 kHz时的动态磁化曲线、磁导率、磁场损耗等参数。使用脉冲法对成型的大尺寸磁环动态磁性能进行测量,励磁方式和工作中完全一致,在测量脉冲脉宽3.5~4.0 μs,重复频率50 Hz,初次线圈均为1匝,外径220 mm,内径80 mm,高60 mm,截面积4 200 mm2时,得到磁环实际能够达到的伏秒数为0.007 V·s,此时所需的偏磁电流大小为8 A。     

大气模式下多脉冲激光推进的数值模拟

研究了大气模式激光推进中多脉冲推进的冲量耦合系数低于单脉冲推进的冲量耦合系数的机理。将飞行器设为可动模型,利用商业软件FLUENT的动网格方法对多脉冲推进进行了数值模拟,解决了已往分段计算中忽略后期流场信息造成的偏差大的问题。结果表明：多脉冲推进的平均冲量耦合系数随脉冲数的增多而降低,但是下降趋势渐缓,计算结果与实验相符;气体开始逃逸之后的后期流场与飞行器的相互作用对推进性能的影响不能忽略。     

短脉冲激光刻蚀加工铜材料的机制

利用数值模拟方法,研究波长1 064 nm、脉冲宽度介于1~20 ps的激光在刻蚀铜靶时,单次脉冲作用下非平衡场刻蚀和热平衡刻蚀两种机制的竞争过程。结果表明：随着脉冲宽度的增加,刻蚀过程由非平衡电荷分离场刻蚀占主导地位转变为热平衡刻蚀起主要作用,且脉冲宽度和激光峰值功率密度增大到一定程度后,各种电子加速机制在不同时刻开始突显,电子能量分布出现多峰结构。在能量密度为15 J/cm2的激光作用下,1和5 ps脉宽对应的非平衡场刻蚀深度分别为110和101 nm,10和20 ps脉宽分别为25和18 nm。     

重复频率脉冲激光作用下膜内包裹物对损伤阈值的影响

利用介质薄膜中包裹物的热理论模型,结合S.Papernov 等利用电子束蒸发技术在熔融石英上沉积含Au包裹物的HfO2薄膜实验,得出Au的吸收截面。以包裹物Au为例,计算了脉冲激光作用下不同包裹物半径对损伤阈值的影响,分析了重复率脉冲激光作用下薄膜损伤阈值的变化及重复频率与激光损伤阈值的关系。结果表明：随着包裹物半径的增加,激光损伤阈值先减小,接着增加而后再减小。激光损伤阈值与脉冲宽度的0.4次方成正比。随着脉冲重复频率的增加,激光损伤阈值单调下降,产生损伤所需的最小脉冲数则单调上升。     

高功率微波在低电离层中的互作用效应分析

高功率微波在低电离层中传输时会产生非线性效应。分析了低电离层中HPM的互作用效应,推导了HPM在低电离层中传输的互作用因子同初始场强和微波频率的关系,并对不同条件下振幅交调深度同两个脉冲的延迟时间之间的关系进行了理论研究与数值模拟。结果表明：改变脉冲的延迟时间,振幅交调深度的变化规律也随之改变;为了减少吸收衰减,低电离层中传输的HPM电波的干扰波电场初始振幅与特征等离子体电场振幅的比值应保持在10以下。     

脉冲功率装置的脉冲形成单元研究

介绍了所研制的脉冲功率装置的组成、脉冲形成单元的设计以及脉冲形成单元实验研究结果。研究了包含脉冲形成线的绝缘设计校验、装置的脉冲形成单元的抖动及其与主同步开关击穿延迟时间的抖动和脉冲输出开关的抖动的关系。实验结果表明：在3.6 MV脉冲电压作用下,脉冲形成线的前后尼龙隔板未出现表面闪络等绝缘问题,脉冲形成线的绝缘满足设计要求。主同步开关的抖动1.6 ns,脉冲输出开关的抖动小于3.1 ns,脉冲形成单元的整体抖动小于3.0 ns,满足装置同步性能要求。