短波长自由电子激光器电子运动特性研究

短波长自由电子激光器的电子束在摇摆器中的传输通道长而狭窄, 须得电子具有良好的运动特性, 避免在传输过程中产生横向发散. 本文研究短波长自由电子激光器中超相对论电子在磁场具有横向分布的平面摇摆器中的三维运动特性, 用逐次逼近法推导相对论运动方程的解析表达式, 非线性数值计算模拟传输过程, 采用科尔莫 戈罗夫熵 方法分析运动的稳定性. 结果表明: 摇摆器磁场除使电子做周期性摇摆运动外, 还迭加了偏离轴线的横向漂移运动, 在没有外置的磁场聚焦系统情况下, 电子将偏离轴线横向发散; 但是, 恰当选取电子的横向初始速度, 可有效地防止电子运动的横向发散, 即使没有外置的磁场聚焦系统, 也能在长达10 m 的摇摆器中顺利传输, 横向位移范围不超过0.09 mm, 而且其运动是稳定的. 关键词： 短波长自由电子激光器 平面摇摆器 超相对论电子运动 运动稳定性     

Effect of normalized plasma frequency on electron phase-space orbits in a free-electron laser

Irregular phase-space orbits of the electrons are harmful to the electron-beam transport quality and hence deteriorate the performance of a free-electron laser （FEL）. In previous literature, it was demonstrated that the irregularity of the electron phase-space orbits could be caused in several ways, such as varying the wiggler amplitude and inducing sidebands. Based on a Hamiltonian model with a set of self-consistent differential equations, it is shown in this paper that the electron- beam normalized plasma frequency functions not only couple the electron motion with the FEL wave, which results in the evolution of the FEL wave field and a possible power saturation at a large beam current, but also cause the irregularity of the electron phase-space orbits when the normalized plasma frequency has a sufficiently large value, even if the initial energy of the electron is equal to the synchronous energy or the FEL wave does not reach power saturation.     

TEA CO2激光器的电极与放电研究

阐述了目前TEACO_2激光器几种常见电极的设计方法与结构,分别比较了它们的优缺点。用模拟电荷法计算了近似Rogowski电极和Chang电极的电场强度,将计算结果与各自放电实验图片作了对照和分析。计算与实验结果吻合,达到了均匀放电的效果,最后提出了改进建议。     

CO2激光锡等离子体极端紫外及可见光光谱

利用CO2激光烧蚀锡靶产生等离子体,当入射到靶面的单个脉冲能量为400mJ,半峰全宽(FWHM)为75ns时,使用光谱仪和增强型电荷耦合器件(ICCD)采集了等离子体的时间分辨光谱。在局域热平衡假设下,利用谱线的斯塔克展宽和五条Sn II谱线的相对强度计算并得到了等离子体电子密度、电子温度和辐射谱线强度随时间的变化规律;利用掠入射极端紫外平场光栅光谱仪,结合X射线CCD同时探测了光源在6.5～16.8nm波段的时间积分极端紫外辐射光谱。实验结果表明:激光点燃等离子体早期的100ns内有很强的连续谱,此后才能分辨出明显的原子和离子线状谱。在延时0.1～2.0μs的时间区间内,等离子体中的电子温度和密度分别在2.3～0.5eV和7.6×1017～1.2×1016 cm-3范围内,均随时间经历了快速下降,然后再较缓慢下降的过程。激光锡等离子体极端紫外不可分辨辐射跃迁光谱峰值中心位于13.5nm,FWHM为1.1nm。     

空气呼吸模式激光推进实验研究

介绍了利用实验室自行研制的紫外预电离TEA CO2激光器进行的金属线导引抛物面光船垂直推进实验,脉冲能量60J时,冲量耦合系数可达到390N／MW。这一结果远高于Myrabo和Schall等人用电子束维持放电激光器获得的空气呼吸模式冲量耦合系数。还介绍了利用光电二极管探测He-Ne激光束,He-Ne激光束强度变化反映了空气呼吸模式激光推进时空气密度变化,进而观察了激光束照射光船后空气扰动的情况。     

基于分数阶环境热浴的非各态历经判据研究

本文从分数阶谱形式的气固耦合模型出发, 理论推导出具有幂律记忆核的广义朗之万方程. 研究气体分子在自由场和简谐势场中的动力学演化和长时渐进行为, 着重分析三种各态历经判据: Khinchin判据、Lee判据以及内在判据和外在表现的适用性. 研究结果表明: Khinchin判据适用于广义朗之万方程描述的所有扩散和输运过程; Lee判据并不适用于布朗运动, 只能用来区分不同类型的扩散过程; 而内在判据和外在表现不仅能够把非各态历经分为两类, 同时可以揭示非各态历经的物理内在根源.     

2.5D空间光滤波器设计与制备

纯相位迭代全息图可以用来设计空间光滤波器.由于介质与空气存在折射率差,空间光在经过全息干板时,会产生相位变化.文章以每个像素光刻胶的高度调制相位,设计出了 2.5D灰度全息空间光滤波器.文章还利用电子束光刻机进行灰度曝光,制备不同高度的光刻胶,通过干法刻蚀将图案刻蚀到硅片上.对电子束曝光工艺、显影参数、刻蚀工艺等进行了...     

周期场中非各态历经布朗运动

将自由状态下呈弹道扩散的非各态历经系统置于周期场中,进而将非各态历经布朗运动分为两类.第一类是阻尼核的Laplace变换的低频为零的系统,当温度远大于势垒高度时,系统平均能量的动能部分依赖粒子的初始速度分布;随温度降低,系统的各态历经性得到恢复.然后将第一类系统的稳定速度变量作为一个内部噪声,再去驱动一个自由布朗粒子,则阻尼核的Laplace变换在零频时为无穷大.结果发现,粒子扩散系数随温度的增加而趋于零,显示一种经典局域化特征,系统的渐进分布依赖于初始坐标分布.这是第二类非各态历经性运动,不能通过外加势而恢复. 关键词： 非各态历经 非Markov布朗运动 扩散系数 噪声谱     

TEA CO2激光器几种放电电极的比较

 从均匀场电极理论出发，计算并讨论了近似Rogowski电极、Chang电极(含紧凑式Chang电极)和Ernst电极的形状、理论电场分布和实际电场分布。对实验室所用的几种电极进行了脉冲放电实验，从而获得了TEA CO₂激光器的放电参数与输出特性，并对这些结果进行了比较和分析。计算表明，在基本参数相同的情况下，Ernst电极具有最紧凑的外形和最佳的均匀电场分布。实验表明，采用近似Rogowski电极的TEA CO₂激光器具有最大放电辉光范围和44 kV的最小放电击穿电压；采用Ernst电极的TEA CO₂激光器具有25 J的最高单脉冲能量和最大17.2%的斜率效率。最后提出了TEA CO₂激光器主电极的选择建议。     

大学物理课程思政几个具体问题理论探讨

成熟的理论才能正确指导实践,大学物理课程思政亦然.从物理内容中能概括出不少哲学结论因而物理学与马克思主义原理同根同源,物理学史中有很多培养科学精神、家国情怀等的好素材,这些都是大学物理课程思政的优势.思政元素和思政内容的明确界定、思政内容系统化有利于大学物理课程思政理论体系的构建,也有利于明确思政内容的边界和避免思政内容的单一.