反向导引磁场自由电子激光中平衡态电子相轨道

考虑电子束自身场情况下，给出了反向导引磁场自由电子激光中平衡态电子运动的一种正则描述。证明了在可积极限下，不动点附近相轨道的稳定性；并采用美国麻省理工学院的反向导引场自由电子激光实验参数，计算了不同束流强度下的Ｐｏｉｎｃａｒé截面。结果表明，即使自身场相当强（束流强度达到６０００Ａ），平衡态电子的相轨道仍保持其规则性，相空间没有出现混沌，这说明在自由电子激光器中，利用反向导引磁场可以获得比传统的采用正向导引磁场更好的电子束质量，从而改善器件的输出性能。 关键词：     

拉曼型自由电子激光器中相对论电子运动稳定性的比较研究

拉曼型自由电子激光器作为一种兆瓦级高功率毫米波、太赫兹波辐射源, 其电子的运动稳定性对整体器件的性能至关重要.本文采用科尔莫戈罗夫熵方法, 以典型的麻省理工学院公布的实验数据为例, 比较研究拉曼型正向导引磁场和反向导引磁场两类自由电子激光器中相对论电子的运动稳定性. 结果表明:摇摆器绝热压缩磁场对电子运动的稳定性无实质性影响, 但对电子运动影响大; 电子束自身场在拉曼型正向导引磁场自由电子激光器中使电子运动稳定性变差, 而在拉曼型反向导引磁场自由电子激光器中则可改善电子运动稳定性. 关键词： 拉曼型自由电子激光器 相对论电子运动稳定性 科尔莫戈罗夫熵 电子束自身场     

层流平衡相对论电子束束流特性的数值计算

通过对层流平衡相对论电子的运动微分方程组进行数值求解,得到正则角动量在pθ=0,pθ=const.和pθ∝r2三种情况下,束流的传输特性.针对pθ=0的相对论实心电子束,利用数值求解得到了与解析方法一致的结果,从而验证了数值方法的合理性;针对无法用解析方法求解的pθ=0环行电子束、pθ=const.和pθ∝r2的情况,利用数值方法得到了束流和空间极限电流关于波导、电子束结构和二极管电压等参数的变化规律及对轴向导引磁场的要求.计算结果表明:当相对论电子束以层流平衡态传输时,环行束较实心束具有更高的空间极限电流和更低的轴向导引磁场,且当阴极发射面与导引磁场的磁场线垂直时,维持电子束层流平衡所需的轴向导引磁场最低;电子束在有限磁场导引下以层流平衡态传输时,空间极限电流明显大于无限大磁场导引下一维近似的情况.利用数值方法对层流平衡相对论电子束进行理论研究,更全面地揭示了电子束在正则角动量满足不同条件时的束流特性,为设计新型结构的高功率微波器件提供理论参考.     

失谐量对多模场非简并多光子Jaynes-Cummings模型量子场熵演化的影响

利用Von Neumann约化熵理论研究了多模相干态场与二能级原子非简并多光子相互作用系统中量子场熵的时间演化特性,得到了含有失谐量的多模场熵的解析表达式,并通过数值计算讨论了光场为三模场时频率失谐量对场熵演化的影响.结果发现：当近共振时,失谐量几乎不影响场与原子之间的纠缠特性;而当远离共振时,量子场熵很强地依赖于失谐量的大小,特别是当失谐量足够大时,场与原子几乎总是处于纠缠态.     

周期永磁磁场导引环形强流电子束研究

 利用磁场有限元法，计算了周期性布置的永磁铁内的磁场；利用流体模型分析了作用在束电子上的力并导出了改进Matheiu函数形式的径向力方程；利用2.5维PIC程序研究了束传输的物理过程。计算发现强流相对论电子束的稳定传输与束等离子体密度、束平衡位置、磁场的强度、磁场周期长度等有关。研究认为利用周期性永磁场导引数kA的环形电子束，使之稳定传输是可能的。     

反向导引场自由电子激光器的三维非线性模拟

 对Conde–Bekefi反向导引场自由电子激光（FEL）放大器实验进行了三维非线性分析。当引入一类似于回旋自谐振脉塞收缩角(pinch angle)参数的电子束入射角参数后，其模拟计算结果与实验相符。这预示了反向导引场FEL中束波互作用的一种新机理。     

动态广义球对称含荷黑洞的量子熵

计算了广义球对称含荷黑洞视界上标量场的量子态数和自由能，得到了黑洞熵与视界面积成 正比的结论，表明黑洞熵就是其视界上的量子态的熵．考虑广义不确定原理对黑洞熵的影响 ，采用二维膜模型，克服了brick-wall模型中的发散困难，计算中无须任何截断，且brick- wall模型中的小质量近似也可以避免．对视界外二维膜上的量子场的熵做了级数展开讨论， 得到了一些值得探讨的结论． 关键词： 广义不确定原理 黑洞熵 视界 截断     

向列型液晶中分子短程关联的研究

向列型液晶中的分子短程关联有重要物理效应。但取向两体势包含高阶项时，现行理论不能给出可靠计算。本文在格胞理论的基础上发展新的数值方法解平衡态方程。我们不对取向分布函数作任何经验展开而得到精确的分子取向分布。给出了向列相一各向同性相转变点的序参数、熵变等量的准确数值结果，从而得到短程关联对推广的平均场理论的修正。 关键词：     

动态广义球对称含荷黑洞Dirac场的熵

利用改进后的薄膜brick-wall模型，计算了动态广义球对称含荷黑洞Dirac场的熵.按薄层模型的观点，在视界附近薄场上的熵就是黑洞的熵.计算结果表明所得到的黑洞熵与其视界面积成正比. 关键词： 黑洞 薄膜brick-wall模型 熵 Dirac场     

环面黑洞背景下量子场的熵

利用薄层（改进的brick-wall模型），通过分别求解标量场方程和Dirac场方程，计算了环面黑洞事件视界附近的标量场和Dirac场的量子统计熵.按薄层模型的观点，在视界面附近薄层上的量子场的熵就是黑洞的熵.结果表明，黑洞熵正比于事件视界的面积，遵循Beken-stein-Hawking面积熵公式. 关键词： 熵 环面黑洞 薄层模型 量子场     

Nonlinear Analysis of Relativistic Motion of Electrons in Self-Amplified Spontaneous Emission Free-Electron Laser in Ultraviolet and X-Ray Spectral Regions

The free-electron laser (FEL) based on the self-amplified spontaneous emission (SASE) is an effective candidate of the coherent optical sources at wavelengths in ultraviolet and x-rays. It requires a relativistic electron beam with extremely high quality and extremely stable transmission. In this paper we analyze the dynamic behavior of the relativistic electron in that device by calculating the entropy-like quantity. Results show that if there is no adiabatic field of the wiggler, the electron beam may have great fluctuation in velocity space and diverge in configuration space.     

Jacobi fields on statistical manifolds of negative curvature

Two entropic dynamical models are considered. The geometric structure of the statistical manifolds underlying these models is studied. It is found that in both cases, the resulting metric manifolds are negatively curved. Moreover, the geodesics on each manifold are described by hyperbolic trajectories. A detailed analysis based on the Jacobi equation for geodesic spread is used to show that the hyperbolicity of the manifolds leads to chaotic exponential instability. A comparison between the two models leads to a relation among statistical curvature, stability of geodesics and relative entropy-like quantities. Finally, the Jacobi vector field intensity and the entropy-like quantity are suggested as possible indicators of chaoticity in the ED models due to their similarity to the conventional chaos indicators based on the Riemannian geometric approach and the Zurek-Paz criterion of linear entropy growth, respectively.     

Generalized Integral Fluctuation Relation with Feedback Control for Diffusion Processes

We extend a generalized integral fluctuation relation in diffusion processes that we obtained previously to the situation with feedback control. The general relation not only covers existing results but also predicts other unnoticed fluctuation relations. In addition, we find that its explanation of time-reversal automatically emerges in the derivation. This interesting observation leads into an alternative inequality about the entropy-like quantity with an improved lower bound. Two feedback-controlled Brownian models are used to verify the result.     

一维激光阵列相干合束远场特性的研究

利用傅里叶光学方法,获得了相干合束远场光强的解析表达式,数值模拟和实验研究了一维锁相二极管激光阵列的相干合束远场特性。研究表明:随着参与合束的发光单元数目的增加,尖峰变锐;同相模的光能集中在更小的立体角内,使得相干合束的亮度增加;异相模的光束能量较为分散,其峰值光强有所降低。系统抖动引起远场峰值光强的降低,破坏了远场的对称性和光束质量。相干合束发光单元数目越多,系统抖动对远场的影响便可以忽略。     

Efficient magnetic guiding and deflection of atomic beams with moderate velocities

We have studied guidance and deflection of a beam of cesium atoms by a strong toroidal magnetic quadrupole field. The beam guide is made from permanent magnets sustaining a radial field gradient of 2.8 T/cm. Atoms with moderate longitudinal velocities ranging from 30 m/s to 70 m/s were inserted across the 10-mm-diameter aperture of a 24.5° arc with radius 300 mm. We have measured transmission and beam divergence and find good agreement with ray-tracing calculations and analytical estimates. The magnetic beam guide allows for 100% transmission of heavy atoms over large angles. Received: 9 November 1998 / Revised version: 6 April 1999 / Published online: 30 July 1999     

影响高能激光系统核心特征量的要素

阐述了对国际上正在发展的高能激光系统核心特征量的理解。分析了影响这个核心特征量的若干要素:主激光器选择变化的历史轨迹及其原因;光束质量是高能激光系统的生命线,做好光束质量是一个多环节的科学工程;分析了这一技术链条上游、中游和下游的技术难点以及与其都有关系的全系统的稳定性问题。最后,把这些要素结合起来,可将核心特征量综合表达为目标上的激光亮度。     

高强度三倍频近场测量实验与模拟计算的误差分析

 测量了高强度三倍频实验的1ω 光和3ω 光的近场光束质量，将测量和模拟计算所得到3ω 光近场光束质量作了对比，重点对模拟计算得到的3ω 光近场光束质量所存在的误差进行了探讨，分析了现有的模拟计算程序中还未考虑到的影响3ω 光光束质量的主要因素，建议在以后的模拟计算程序中再进行优化设计，并讨论了改善3ω 光光束质量应采取的必要措施。     

Generation of millimeter wave Gaussian beams and their propagation in a dielectric waveguide

Linearly polarized fundamental mode Gaussian beams were generated and coupled to a hollow circular oversized dielectric waveguide by placing the waist of the beam at the guide entrance. The transmission properties of the waveguide were characterized as a function of frequency for a variety of coupling conditions. These conditions included changes in the input beam waist radius, angle of incidence, and displacement perpendicular and parallel to the guide axis. It has been found that: 1.) power transmission is maximized when the waist of the input beam is centered at the guide input, injected normally, and has a radius of 0.43 times the waveguide radius, 2.) power transmission decreases rapidly with increasing angle of incidence and the rate of that loss increases with frequency, 3.) the waveguide preserves the linear polarization of the input beam, 4.) power transmission in the fundamental waveguide mode is not greatly affected by moderate displacements in the input beam position, and 5.) upon exit from the waveguide the launched EH₁₁ mode propagates as a fundamental mode Gaussian beam in the quasi-far field. The results compare favorably to the transmission theory of Belland and Crenn and approximately to the near and far field mode pattern theory of Degnan.     

电子束在磁透镜场中压缩传输理论

 给出了强流相对论电子束在磁透镜场中压缩传输系数的理论公式和计算结果，其结果说明能量传输效率随磁透镜比的增大而减小，随阴极处磁感应强度的增大而增大，对于一个特定的系统存在一个能通量密度的极限值。