低温辐射计黑体腔吸收率分析

低温辐射计是目前国际上光辐射功率计量中准确度最高的测量系统,其光辐射测量不确定度可达10-5量级,目前国内仅有少数研究机构从国外引进低温辐射计开展计量研究,亟待发展国产低温辐射计替代进口产品。由于低温辐射计采用低温超导状态下的电替代测量原理进行光辐射功率测量,发展低温辐射计的难点之一在于研制黑体吸收腔这一核心光辐射接收器件,并要求黑体腔在各波长下的吸收率都要达到0.999 9以上。为研制超高光谱吸收率的黑体吸收腔,系统性分析了各影响黑体腔光谱吸收率因素,在此基础上利用蒙特卡罗光线追迹方法重点研究了光谱波长、腔体长度、黑材料漫反射系数、黑材料吸收率和入射光空间位置等对斜底黑体腔光谱吸收率的影响。研究结果表明：在300～1 100 nm波长范围内黑体腔吸收率与其内壁涂黑材料的吸收率呈正相关,且在300～1 000 nm范围内的吸收率都达到了0.999 9以上,其中在700 nm处的吸收率取得最大值0.999 941 5,表明采用该类型黑材料的黑体腔只在300～1 000 nm范围内满足低温辐射计设计要求,后续需要根据仿真和测试结果对低温辐射计在不同波长下的光电不等效性进行修正;在黑体腔结构和口径确定的情况下,黑体腔吸收率将随腔长增加而逐渐升高,在40 mm后变化趋缓,并在65 mm后逐渐趋于平衡,考虑到低温辐射计低温舱对腔体尺寸的限制,认为腔体长度与口径之比为6.5时较为合适;黑体腔吸收率还受黑材料的漫反射系数影响,随着黑材料漫反射系数的提高,腔体吸收率呈现近似线性下降,所以在选择黑体腔涂黑材料时,在吸收率等指标相同的情况下应尽量选择镜面吸收黑;黑材料吸收率从0.8到1的变化过程中,腔体吸收率提升了0.05个百分点,且黑材料吸收率为0.92时腔体吸收率可达到0.999 9以上,表明黑材料在其有效工作波长范围内任一点的光谱吸收率都要大于0.92;腔体吸收率还受入射光投射的空间位置影响,光线位置越靠近斜底腔顶点处,腔体吸收率越高,但整体吸收率变化不明显,光线位置对腔体吸收率影响只有不到0.004个百分点,几乎可以忽略,认为斜底腔不同位置处的吸收率是均匀的。研究结果对低温辐射计黑体腔研制有一定参考价值。     

Characterization and on‐line adjustment of the sagittal‐bent Laue crystal profile

The sagittal‐bent Laue monochromator can provide an ideal way to focus high‐energy X‐ray beams. However, the anticlastic curvature induced by sagittal bending has a great influence on the crystal performance. Thus, characterizing the bent‐crystal shape is very important for predicting the performance of the bent‐crystal monochromator. In this paper the crystal profile is measured by off‐line optical metrology and on‐line X‐ray experiments. The off‐line results showed that the bent‐crystal surface could be well fitted to a saddle surface apart from a redundant cubic term which was related to the different couples applied on the crystal. On‐line characterization of the meridional and the sagittal radius of the bent crystal includes double‐crystal topography and ray‐tracing measurement. In addition, the double‐crystal topography experiment could be used as a quick diagnostic method for the bending condition adjustment. The sagittal radius of the bent crystal was characterized through a ray‐tracing experiment by using a particularly designed tungsten mask. Moreover, rocking curves under different bending conditions were measured as well. The results were highly consistent with analytical results derived from the elastic theory. Furthermore, radii along different vertical positions under various bending conditions were measured and showed a quadratic relationship between the vertical positions and the meridional radii.     

具有消像差和光程补偿功能的新型取样光栅

 在惯性约束聚变(ICF)终端光学聚焦系统中,采用取样光栅将透射的高功率三倍频光按约0.5%的效率进行聚焦采样,送入能量计中进行诊断。提出了用取样光栅对结构取代单取样光栅,通过合理选择系统参数,包括两块光栅的距离、光栅倾斜角度等,设计出的消像差取样光栅可同时进行能量诊断、光脉冲响应测量、以及远场光斑质量的检测。计算结果显示：光程差从8.3 cm降低到8.7 mm,像点的均方根半径为0.777 μm,达到衍射极限和使用要求。这为ICF系统中激光能量、波前畸变的诊断提供了一种可供选择的新诊断装置。     

剩余反射在激光主动探测中的适用条件分析

阐述用激光主动探测的原理及实验技术。以红外光学系统为例,运用矩阵光学追迹法对光学系统中各镜片的回波强度、分布及影响因素作定性、定量分析,并用实验加以验证。研究结果表明,回波强度受探测距离、扫描激光光束的入射角等因素影响非常大。例如,在主动扫描装置与被探测观瞄仪器相距约1000m、扫描光束的入射角从0rad增大到0.18rad时,光学系统的前两块透镜表面所产生回波能量与发射脉冲能量之比由理想条件下的28.4%下降到0%。     

一锅法合成二硝基五亚甲基四胺反应机理的研究

二硝基五亚甲基四胺(DPT)是高性能单质炸药奥克托金(HMX)的重要硝化前体.以尿素为起始原料,中间产物不分离,经硝化、水解、Mannich缩合等反应得到DPT,总收率63.2%.通过分离、捕获中间体以及同位素示踪实验研究了一锅法合成DPT的反应机理.分离出了稳定的中间体二硝基脲、硝酰胺和二羟甲基硝酰胺,用苯磺酰氯捕获到了活性中间体1-硝基-六氢均三嗪.以氘代甲醛、二羟甲基硝酰胺和氨缩合得到氘标记的DPT,1HNMR和MS分析结果表明:在反应过程中二羟甲基硝酰胺解离释放出甲醛和硝酰胺,小分子碎片随机组合生成了三嗪化合物,进而生成DPT.     

托卡马克等离子体LHCD与ECCD的协同作用

本文通过求解Fokker-Planck方程和射线追踪技术,详细研究了托卡马克等离子体中,低混杂波电流驱动(LHCD)与电子回旋波电流驱动(ECCD)的协同作用,结果表明,这种协同作用有利于用EC波驱动电流;捕获电子效应对电流驱动有一定影响,特别是O波弱场注入时,影响更为明显;驱动的电流对平衡磁场很敏感,磁场的大小也影响驱动电流的剖面。     

Astigmatic Characteristics of Diffractive Optical Elements with Aspherical Phase Term

Analytical expression for the two principal foci of the astigmatic image generated by the diffractive optical elements with aspheric phase term were derived using the ray tracing technique. The relation is given between the principal foci and the coefficients of the aspherical phase term expanded by polynomials. Numerical examples are discussed and compared with the experimental results previously reported. The formulas given here include the equations derived by considering the propagations of an astigmatic wavefront through a hologram.     

快速光线跟踪算法

在三维真实感图形生成过程中时间与空间的平衡问题上,给出了一种新的光线跟踪的快速算法——轴向交非法,这种办法把场景中的物体沿三个轴向分裂、排序,以很少的内存开销,实现了对场景空间的任意分割与快速求交。通过实验,初步建立了一个微机三维真实感图形生成与显示系统,显示的图形真实感强,图形生成速度比一般的包围体法提高近一个数量级。     

漫射光宽视场光学天线的设计

利用光线追迹的方法分析了半球光学天线及另外两种截取角小于90°的欠半球和大于90°的超半球光学天线的光学增益和接收视场,提出了选择合适截取角的原则,并确认半球形光学天线是一种很合适的漫射光宽视场光学天线;同时分析了均匀能量环境下半球光学天线圆截面上接收到光功率的分布,并提出了设计半球形光学天线基本参量的原则;用光学理论推导出了采用半球形光学天线时能够到达光敏面的光线所应满足的条件,分析了它对光学滤波设计的意义.