利用爆聚等离子体研究X光激光

对脉冲功率技术驱动的爆聚等离子体过程进行了物理分析,在5％的偏差范围内,得到了和数值计算结果相一致的近似解析公式。计算结果表明,功率在3—4TW,输出电能300—400KJ,技术指标类似PITHON的加速器可以使质量为200—400μg的Kr气爆聚压缩成高温等离子体柱。     

六层加侧混合型摇摆器磁场的理论计算与数值模拟

 利用文献[1，2]给出的结果，提供了六层加侧混合型摇摆器中永磁体磁场的计算公式和软铁磁场计算的积分方程式。对周期长度lw =1.6cm，磁极间隙g=0.5cm的情况，计算了单向聚焦和双向聚焦两种不同构形的磁场分布，并得到了g /lw =1/3条件下，峰值磁场Bw超过1特斯拉的设计指标。     

三维回旋自共振微波放大器的理论计算

给出了三维回旋自共振微波放大器（ＣＡＲＭ）的电于运动方程和光场演化方程，并在忽略束流空间电荷效应的前提下，编制了单模放大器程序。利用数值模拟详细考察了电子束束流质量对微波输出功率的影响，模拟结果与实验值符合得很好。     

曙光一号自由电子激光器的理论计算

系统总结曙光一号自由电子激光器理论计算的主要结果:包括曙光一号装置主要参数的选取和理解;磁场失谐曲线的计算;常参数摇摆器和变参数摇摆器的主要结果;高阶波导模的贡献;电子束参数扰动对激光性能的影响;空间电荷效应等。计算结果表明,常参数摇摆器激光输出功率可达80MW,效率约50％;变参数摇摆器激光输出功率可达250MW左右,效率约16％。     

曙光一号自由电子激光自发辐射放大的理论计算

曙光一号自由电子激光装置用自发辐射放大(ASE)机理,在毫米波波段测得了数百毫瓦的光信号输出。利用三维WAGFEL程序,结合曙光一号直线感应加速器型自由电子激光放大器参数,详细地分析了自发辐射放大的增益、输出功率随电子束的质量(包括束流能散度、流强、发射度等因素)的变化情况,给出了相应的定标关系;并且考察了摇摆场随机误差对自发辐射放大功率的影响。最后对自发辐射放大的实验结果进行了分析。     

毫米波自由电子激光的空间电荷效应

本文编制了三维数值模拟程序,考虑了电子在摇摆器(Wiggler)内纵向速度β^z=υ^z/c<1的影响,考虑了电子在有质动力势阱中因"群聚"而引起的纵向空间电荷力的影响,考虑了电子束内静电波和激光场、Wiggler静磁波的三波相互作用对电子位相的影响等。对因"群聚"而引起的纵向电场满足的方程求出了近似的二维解析解,用4096个电子模拟求解了电子运动方程和光场方程。数值模拟的结果和Livermore实验室的实验结果进行了比较。结果表明,由于上述几项因素的考虑,我们的数值模拟结果和实验位基本一致,消除了文献[1,2,3]中出现的失谐曲线(detuning curve)峰值磁场漂移300-500高斯的差距。     

用于热核聚变加热的FEM

世界各国的实验室正在开展研究的频率为１００－３００ＧＨｚ的高功率自由电子脉塞（ＦＥＭ），主要用于托卡马克变等离子体的电子回旋共振加热，采用三维ＷＡＧＦＥＬ数值模拟程序，结合ＨＬ－２Ａ装置的要求，提出了一个平均输出功率为１ＭＷ，频率为８０ＧＨｚ的ＦＥＭ理论方案，此方案对今后ＨＬ－２Ａ装置ＦＥＭ的设计论证是有参考价值的。     

毫米波自由电子激光的数值模拟和实验的比较

从波导管毫米波自由电子激光器的设计要求出发,根据Livermore实验室FRED程序的物理思想,编制了空间三维的数值模拟程序(WAGFEL)。为了检验程序的可靠程度,结合ELF装置的实际参数,进行了数值模拟并和实验结果进行了比较。结果表明,把Wiggler磁场B_w增大300 Gs后,WAGFEL程序的模拟结果和Livermore实验室的实验结果基本符合。模拟使用的全部参数,除B_w增大300Gs外,都是ELF的实际参数。模拟时峰值磁场B_w=4050Gs,实验测量峰值磁场B_w=3720Gs,相差在8％左右。WAGFEL程序可以用来从事毫米波自由电子激光器的设计以及基本物理问题的研究。     

毫米波自由电子激光的数值摸拟和定标律

本文用毫米波自由电子激光三维程序(WAGFEL程序)对典型的矩形波导管毫米波自由电子激光放大器的情况进行了计算、并将所得结果与线性理论进行了比较。两者之间有很好的一致性。同时,考察了电流、束流能散度、空间电荷效应等因素对激光增益系数的影响。在束流亮度不变的情况下,考察了饱和输出功率和饱和功率位置与电流的关系,得到了一些十分有用的定标律。此外,还考察了波导效应、空间电荷效应以及β_2<1效应对共振磁场漂移的影响。     

脉冲强电流Z箍缩等离子体的理论研究

采用简化的一维模型,对脉冲强电流Z箍缩内爆等离子体过程进行了总体数值计算。计算结果和BLACKJACK5实验装置的测量值进行了对比。两者相比表明,主要物理量的差别在10%以内,因此该方法可以作为实际装置物理方案设计和实验结果分析的一种工具。