双晶单色器弧矢聚焦晶体面形有限元分析

简要介绍了弧矢聚焦双晶单色器的基本原理、聚焦晶体的压弯以及鞍形形变的抑制,提出了柔性铰链弧矢聚焦晶体压弯机构,对弧矢聚焦晶体衍射面的子午形变和弧矢弯曲面形进行了有限元分析;用光学追踪程序SHADOW得出了弧矢聚焦晶体衍射面面形对单色器的光通量和分辨率的影响。     

低温单色器硅晶体界面接触热阻的实验研究

随着同步辐射装置的发展,同步辐射光源亮度不断地提高,其会对单色器硅晶体产生巨大的热负荷。若不及时有效地释放这些热负载,会导致晶体局部变形,从而影响光的传输效率。接触热阻是影响硅晶体散热能力的重要因素,因此设计和搭建了固体界面接触热阻的实验测量平台,测量不同填充材料及压力对接触热阻的影响。该研究不仅完善了硅晶体与无氧铜接触热阻在低温真空环境下的实验数据,也为晶体单色器的理论分析和冷却结构设计提供了可靠的参数保证。     

同步辐射X射线成像光束线劳厄双晶单色器设计

上海光源X射线成像光束线采用多极扭摆器(wiggler)作为辐射光源, 提出一种劳厄双弯晶单色器的设计方案. 计算结果显示, 可获得固定出口的平行单色光束, 能量调谐范围覆盖19—120keV, 在33keV时, 输出光子通量及通量密度分别为1.9×10¹³phs/s和3.8×10¹⁰phs/s/mm². 分析了劳厄晶体的聚焦及单色化性能, 计算了输出光子通量及单色器的热负载情况. 与传统的双平晶方案相比, 本设计在获得高通量和解决热负载等方面有明显的优越性, 并能有效控制热形变.     

美国同步辐射考察报告

 从通常的晶体单色器△E≈1-2eV的能带宽度提高到10^-8～10^-9eV的核共振宽度,中间往在需要有一级预置单色器,将带宽△E进一步压缩到meV量级,它通常选用Si（10,6,4）或Si（8,4,0）的切割型双晶单色器（Channel Cut）来完成.建议用斜切晶面的切割型双晶单色器来完成,其Bragg角的调整用自制的长杠杆调节机构来实现.通常市售的Huber转角台昂贵且精度不够,切割型双晶单色器,两个平面间夹角的细调,用压紧弹簧螺杆来调节,应用接近室温的循环恒温水保持晶体温度的恒定,偏差在±0.1℃.讨论中也有反对使用预单色器的意见,认为预单色器虽然能改进信噪比,但会严重影响光源强度.     

液氮间接冷却晶体单色器第一晶体热变形模拟计算

针对上海光源U27波荡器光源, 用ANSYS有限元软件对晶体单色器第一晶体液氮间接冷却进行数值模拟, 给出晶体表面倾斜误差与热负载、冷却条件和布喇格角范围等因素的关系, 为晶体单色器的设计与制造提供热缓释依据. 晶体距光源中心24m时最大垂直入射功率密度约为60W/mm², 在布喇格角调节范围小于30°时, 晶体厚度大于30mm, 晶体吸收总功率上限可到240W, 即可满足SSRF储存环电子束流升级到400mA的需求, 采用正常液氮(78K)冷却晶体, 晶体表面热变形倾斜误差可控制在3arcsec以下.     

弧矢聚焦双晶单色器性能测试研究

针对同步辐射光束线中的弧矢聚焦双晶体单色器,研究了高准确度自准直平行光管对Bragg转角的步长分辨、转角准确度等参量检测的方法.利用单色器的双晶平行光路,可以方便实现对晶体微调角度的放大,从而检测微调机构的性能.建立了光束线模拟光路,可以实现对弧矢聚焦效果的检测.利用该方法,完成了我国第一台弧矢聚焦双晶单色器的离线检测,检测结果达到了理论设计指标,表明了测试方法的有效性.     

适用于单色脉冲光的新型双光楔晶体退偏器

针对单色脉冲光的退偏振应用,对传统双折射晶体退偏器存在的局限性进行分析,提出了一种新型的双光楔晶体退偏器。此退偏器由2个光轴互相成π4并设计成特殊楔形的石英晶体光楔组成,理论计算结果表明此退偏器能对单色脉冲光完全退偏。基于光学设计软件(A SAP)对所设计的退偏器进行了仿真计算,结果表明经此退偏器退偏后的出射光偏振度P0.001 26。此退偏器的特点是对于任意偏振态的单色入射光都能实现有效的退偏,也适用于对准单色光进行退偏,且退偏效果与时域无关。     

SSRF弧矢聚焦双晶单色器

弧矢聚焦双晶单色器采用分离武运动机构设计实现了双晶体多维自由度的独立调节,可工作在固定光束出口高度和可变光束出口高度两种模式.其中聚焦晶体压弯和双晶体方位调节采用了3种不同的柔性铰链机构,单色器第一晶体的冷却采用了轴心馈入直接水冷却机构.研制完成的装置经测试,晶体方位角徽调精度好于O.5"聚焦光斑水平弥散小于25%.     

北京同步辐射装置3B3光束线传输效率及输出特性的计算

从北京正负电子对撞机储存环弯转磁铁光源的辐射特性入手, 分析了BSRF-3B3光源及其光束线光学系统的输出特性, 分别给出各光学元件的传输效率和采用不同单色器晶体在样品处的计算结果. 为光束线设计、调试及诊断提供了理论依据. 同时也为弯转磁铁光源光束线的输出特性的计算, 提供了一个模式.     

单色器晶体角度微振动的高精度原位检测技术

为实现对双晶单色器角度微振动的原位测量,设计了基于双频激光干涉仪的双晶单色器晶体角度微振动测试系统,并搭建了实验平台。激光经干涉计偏振分光后射向被测晶面,对反射信号调制解调求得晶面两端的位移偏差,从而高频获取晶面的角度位移信息。通过数据预处理可以有效去除夹杂在数据中的噪声及直流分量,应用快速傅立叶变换处理得到晶体角度振动的频谱信息,准确获取对晶体稳定性产生影响的特征频率,从而分析影响晶体稳定性的主要振源。该方案可实现晶体角位移的高频采集,分辨率高达25 nrad,并能准确分析出不同振源影响下晶体微振动的情况,为单色器结构优化提供参考。     

高品质因子和高传输效率的二维光子晶体耦合腔波导研究

基于时域有限差分方法,通过仿真计算设计了一种具有较高品质因子和传输效率的二维光子晶体耦合腔波导结构。通过改变二维光子晶体波导微腔结构中隔绝波导与微腔的空气孔的半径和数量,在获得近似90%的传输效率的同时,使得品质因子达到了8.20×104。为了使品质因子在大幅度提高的同时,传输效率只有小幅度的降低,在波导微腔结构中引入了链式微腔。将链式微腔结构与传统的波导微腔结构相结合,使这种新形式的耦合腔结构的品质因子提高了1个数量级,传输效率仅下降了约40%。     

Phase transformations in crystalline Ti-Ni-Cu alloy upon severe plastic deformation

X-ray diffraction and transmission electron microscopy were used to study features of the structural and phase transformations of initially crystalline T1₅₀Ni₂₅Cu₂₅ alloy upon severe plastic deformation in a Bridgman cell. Three cycles of successive phase transitions of the crystal ⟹ amorphous state and amorphous state ⟹ crystal type were revealed under continually increasing deformation. The results are explained within the superposition of different channels of elastic energy dissipation at severe plastic deformation.     

二维光子晶体波导与单模平面介质波导间的喇叭波导接头

提出并优化了用于二维介质柱光子晶体波导与单模平面介质波导对接的基于分布布拉格反射波导的喇叭波导接头，提高了这两种波导之间的传输效率.二维时域有限差分仿真结果表明，在大部分光子晶体波导导模的频谱范围内，传输效率高于98％.传输效率最高可以达到99.85％. 关键词： 光子晶体波导 平面介质波导 时域有限差分     

Effect of the thermal heating of a crystal on the diffraction of pulses of a free-electron X-ray laser

Spatiotemporal dependences of the distribution of the crystal temperature under the effect of pulses of a free-electron X-ray laser are found using the solution of a thermal conductivity equation. The effect of temperature, its gradient, and the deformation of the crystal lattice on the diffraction reflection and the transmission of pulses in crystals of synthetic diamond is considered.     

慢光在光子晶体弯折波导中的高透射传播

研究了慢光模式在SOI(silicon-on-insulator)材料光子晶体线缺陷弯折波导中的传输特性. 通过优化波导弯折处的结构参数,慢光模式在光子晶体60°与120°弯折波导中的透射率提高10倍以上,归一化透射率分别达到80%和60%以上. 为了进一步减慢光速,设计了新颖的高Q值耦合腔弯折波导结构,在归一化透射率达到75%的基础上,光波群速度低至c/170(c为真空光速). 研究结果对于增强光子晶体的慢光效应,提高光子晶体慢光器件的微型化和集成化都有一定的积 关键词： 光子晶体 慢光 弯折波导 透射率     

Slow light transmission in a photonic crystal power splitter with parallel outputs

In this paper, we investigate coupling of light to slow modes in a photonic crystal power splitter composed of a Y-junction and two 60° bends. First, a combination of two cascaded bends which is commonly used in integrated photonic crystal circuits is studied in slow light frequency regime. We propose a structure that its transmission spectrum covers the high group-index frequencies near the band edge. Also, by structural modifications, high transmission near to 95% is achieved in slow light bandwidth. Next, we study the complete structure of a photonic crystal power splitter with parallel outputs based on a Y-junction integrated with two 60° bends. Using modified bends and reducing sharpness of Y-junction, the efficiency of splitting increases in both high and low group-index frequency bands. The optimized structure has an average efficiency of 82% in slow mode regime. This structure can be used in photonic crystal based slow light devices, such as Mach-Zehnder interferometers.     

Using phonon resonances as a route to all-angle negative refraction in the far-infrared region: the case of crystal quartz

We consider how all-angle negative refraction may be induced in anisotropic crystals by making use of the phonon response. We investigate the example of crystal quartz at far-infrared wavelengths. Reflection and transmission measurements confirm the expected behavior, and show relatively high transmission efficiency at frequencies at which negative refraction occurs.     

谐振腔提高横向光电效应的量子效率

根据位置敏感探测器的原理,设计了p-i-n型的谐振腔结构,研究谐振腔提高横向光电效应的量子效率。以一维缺陷光子晶体作为顶部光学镜,底部为分布式Bragg反射镜(DBR),中间为激活介质谐振腔。利用传输矩阵法计算了一维缺陷光子晶体的透射特性。由于顶部和底部结构的高反作用,一维缺陷光子晶体的透射谐振导模将被有效地限制在激活介质中。通过对谐振腔模型的分析,得出了激活介质的量子效率,并进行了数值仿真。结果表明,一维缺陷光子晶体的谐振导模能有效提高谐振腔中激活介质的量子转换效率。     

Tunable absorption and electroluminescence in GaAs doping superlattices

Highly tunable electroluminescence is observed in GaAs doping superlattice (n-i-p-i crystal) at room temperature with peak energies shifted more than 600 meV below the bulk bandgap (λ > 1.55 μm). Peak efficiency is about 2 %. Tunability of the optical absorption spectrum with p-n junction bias is also demonstrated by both photoconductivity and direct transmission measurements. A change of transmission of about 9% is obtained at 0.89 μm wavelength through a 1.95 μm thick n-i-p-i crystal by varying the p-n junction bias between −0.5 V and 0.5 V.     

LD端面抽运Nd∶KGW 激光器热效应的理论与实验研究

对LD端面泵浦Nd∶KGW激光器的热效应进行了分析.求解热传导方程得出了Nd∶KGW晶体的温度分布和端面形变,进而计算出了热焦距随泵浦功率的变化曲线,并通过实验对其正确性进行了验证.采用凹 平腔,在不同透过率的输出镜下,对Nd∶KGW晶体的1 064 nm连续激光输出特性进行了研究.