12 kW占空比为15%的二极管泵浦激光模块

开展了高储能、高占空比二极管泵浦激光模块的研究工作,针对影响激光介质增益分布的相关因素进行了理论和实验研究,研制出了高占空比、高储能二极管泵浦激光模块.该模块采用了144个激光二极管对直径为8 mm的NdYAG进行泵浦, 获得了均匀的增益分布和单脉冲能量700 mJ的储能.在该研究中,数值模拟了激光介质的增益分布,确定了激光模块的耦合结构,针对二极管线阵的高功率排热需求,研制了高效率微通道冷却结构,并完成了激光模块内部结构的模块化设计和激光模块性能参数的测试.     

毫秒脉冲激光致硅光电二极管电学损伤的有限元分析及实验研究

为了研究毫秒脉冲激光致硅基PIN光电二极管电学损伤,基于热传导及弹塑性力学理论,在光电二极管内部材料各向同性并且P-I-N三层结构之间满足温度连续和热流平衡条件下,建立毫秒脉冲激光辐照硅基PIN光电二极管二维轴对称模型,采用有限元方法模拟分析了1064 nm Nd:YAG毫秒量级脉冲激光辐照硅基PIN光电二极管的温度场与应力场分布,并实验测量了硅基PIN光电二极管实验前后的电学参数.结果表明,激光辐照硅基PIN光电二极管时,温升使材料表面熔融、烧蚀,并且在空间上存在温度梯度变化,即激光辐照产生的热与应力使光敏面及硅晶格晶键损伤,最终造成光电探测器的探测性能下降.研究结果可为毫秒脉冲激光辐照硅基PIN光电二极管电学损伤机理奠定基础.     

基于ANSYS的脉冲激光辐照石英玻璃的温度场数值模拟

采用有限元仿真软件ANSYS 12.0对脉冲功率激光辐照石英玻璃建立了热力学模型,对其表面温度场进行了数值模拟,得到了在不同激光功率密度下的瞬态温度场分布,并对模拟结果进行了分析和研究,为激光辐照石英玻璃实验提供依据.     

高功率二极管列阵泵浦固体激光泵浦耦合优化设计

 高功率二极管阵列泵浦固体激光系统的核心在于泵浦耦合技术,泵浦耦合直接决定了系统的成本、增益能力、增益均匀性、泵浦引发动态波前畸变和泵浦引发动态光束漂移等关键问题。通过对用于高功率二极管列阵泵浦固体激光系统泵浦耦合优化设计的3维光线追迹方法的研究,从二极管发光远场属性出发,建立其理论计算模型,对高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器的一种新型耦合方式——二极管列阵拟球面排列、空心镀银导管耦合进行了优化设计,并开展了泵浦耦合效率、泵浦场均匀性、泵浦场传输性等实验研究,实现了72%耦合效率、5 mm内80%传输效率的均匀平顶泵浦耦合场输出,理论计算与实验结果符合较好。     

阳极杆箍缩二极管产生X射线能谱的模拟计算

采用粒子模拟,得到了阳极杆箍缩二极管阳极钨针上电子的空间分布和入射角分布,分析二极管工作状态得到了电子的能量分布.在此基础上建立阳极杆箍缩二极管的蒙特卡罗模型,模拟得到了阳极杆箍缩二极管的辐射能谱和X射线的平均能量,并与实验结果进行了比较.结果表明:09006炮光子平均能量为0.441 MeV,计算该能谱射线经过不同厚度铅衰减片后的剂量衰减情况,与叠片法PIN探测器所测的实验数据基本一致. 关键词： 阳极杆箍缩二极管 粒子模拟 蒙特卡罗方法 X射线能谱     

激光线聚焦驱动平面银靶的二维数值模拟

介绍新研制的二维非平衡辐射流体力学程序XRL2D的物理方程以及计算方法,并对神光Ⅱ上典型的类镍银X光激光实验条件,用3种ALE计算方法模拟了预主脉冲线聚焦驱动银平面靶的流体运动.几种方法模拟给出的物理图像清晰且相似,类镍离子丰度分布呈弯月形,同实验上XRL场图呈弯月形分布一致.对3种计算方法给出的结果进行了细致的比较分析.     

二极管泵浦300 W热容固体激光器

开展了热容二极管泵浦固体激光器理论和实验研究,针对热容工作模式下工作物质的激光特性进行了初步分析,数值模拟了激光介质增益分布及温度场、应力场分布,初步完成了热容激光器实验平台的建立,在平均泵浦功率1.25 kW的激励条件下获得了大于300 W的激光输出,连续出光时间为5 s,占空比为15%,光-光转换效率约为25%.     

空腔靶X光发射特性研究

在“神光”装置上对几种类型的空腔靶进行了激光打靶实验,我们利用亚千X光透射光栅谱仪(TGS)、针孔相机(PC)、以及平响应X光二极管(P-XRD)对激光等离子体X光发射特性进行了研究。基本上弄清了空腔靶源区、向爆区X光发射特性。为激光间接驱动内爆的理论数值模拟和靶的优化设计提供了实验依据。     

电功率20 GW重复频率强流电子束二极管研究

采用静电场模拟对二极管结构及导引磁场位形分布进行了优化设计，并在20GW脉冲功率源上进行了重复频率运行实验研究，二极管输出电子束电压超过1MV，电流达20kA，脉冲宽度45ns，重复频率100Hz，达到了设计指标.     

高重复频率水冷Nd:YAG激活镜放大器的温度特性

为解决高重复频率大能量激光放大器的热管理问题,采用数值模拟与实验分析的方法,对背面水冷Nd:YAG激活镜放大器的流体散热进行了研究.基于低雷诺数k-ε湍流模型,建立了流-固共轭传热多物理场藕合分析模型,对比分析了近壁面处理方法对流体流动、对流扩散和热传导过程及温度分布的影响,分析研究了不同冷却液流量和泵浦参数对流场特性、激光介质温度和波前分布的影响.数值模拟表明:激光介质的温度分布与固液边界层内的黏性作用密切相关,且冷却液的热扩散主要发生在100μm范围内;激光介质的热沉积分布中心对称,而温度分布沿水流方向不对称,最大温升位于出水口端且基本保持不变;增益介质前表面的温度分布与介质的波前分布随冷却液流量非线性变化,而随泵浦参数线性变化;实验结果与数值模拟符合较好.     

微分吸收法测量二极管电压

给出了微分吸收法测量二极管电压的基本原理和实验结果。利用MCNP程序对轫致辐射-衰减-探测器系统建模,模拟得到了输出剂量与二极管工作电压关系拟合曲线。建立了微分吸收法测量二极管电压测量系统,通过在探测器前端放置不同厚度的吸收片,得到了衰减程度不同的波形。结合理论计算的拟合曲线和实验波形,利用迭代法计算得到了晨光号加速器二极管电压,电压峰值为0.58 MV。和传统方法所测得二极管工作电压进行了比较,结果较为一致。     

Reconstruction of source-field distribution of a diode bar laser beam by simulated annealing

A method for the simulation and optimization of the source-field distribution of a diode bar laser (DBL) beam by using the stimulated annealing and experimental data in the far field is proposed and illustrated by an example of a DBL JOLD-60-CPNN-1L, showing the applicability of the method. As compared with the previous models, this method is not restricted to the type of diode lasers (DLs), and the reconstructed results are accurate so long as the experimental data are sufficiently accurate.     

Surface potentials and their measurement by the diode method

This review deals with the precise meaning of work functions and surface potentials for single crystal and polycrystalline surfaces. The methods of measuring surface potentials using a diode valve are described together with a number of the experimental diode cells used for these measurements. Particular attention is paid to the value of surface potentials measured by the diode method on polycrystalline surfaces.     

用Proteus仿真二极管特性实验

物理实验中,二极管是最常用的电子元器件。教学中为了让学生理解二极管的特性和使用,借助于Protues软件设计了二极管特性实验仿真教学。通过仿真波形图或实时效果图示,使学生理解利用普通二极管的单向导电特性做整流电路,将交流电变换成直流电,稳压二极管能够稳定输出电压,发光二极管发出亮光,能够显示图形符号,传递信息。     

半导体激光器激活层中的四波混频和相位共轭光的发生

本文提出了一种从半导体激光器中发生和检测相位共轭光的新方法,并用1.3μm分布反馈半导体激光器作了实验验证。本方法不仅可以用来发生相位共轭光,还可以用来研究振荡运转中的激光激活介质的非线性光学特性。     

GaAlAs/GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光管材料制备及表征

超辐射发光二极管(SLD)具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为了制备高功率半导体超辐射发光管,并且得到比较大的光谱宽度、大的单程增益和抑制电流饱和,我们研究设计了具有850nm辐射波长的GaAlAs/GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光二极管结构,采用分子束外延(MBE)方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,变温(10～300K)光致发光(PL)等方法检测分析了外延薄膜的结构和光电特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长850nm的谱峰,谱峰范围跨跃800～880nm,双晶回摆曲线结果显示了设计的结构得到实现。在注入电流140mA时,器件输出光谱的半峰全宽可以达到26nm,室温下连续输出功率达到6mW。     

Laser diode interferometer used for measuring displacements in large range with a nanometer accuracy

In this paper, the displacement of an object is measured with a photothermal phase-modulating laser diode interferometer. A feedback control system is designed to reduce the measurement errors caused by the fluctuations in the optical wavelength of the laser diode and the vibrations of the optical components in the interferometer. A new method is proposed to enlarge the measuring range of displacement. Using this method, the measuring range is enlarged from half wavelength to nearly 125 μm and the measurement accuracy is about 1 nm. The simulation and experimental results have shown the usefulness of the method and the feedback control system.     

Pspice子模块在脉冲功率装置电路模拟中的应用

介绍了Pspice子模块的建立方法;根据气体开关和强流二极管的工作原理,建立了能够较为准确描述这些部件工作过程的子模块;模拟了闪光二号加速器二极管正常工作和短路状态下的电压电流输出结果,二极管电压电流和阻抗模拟结果与实验结果基本一致。建模方法和参数控制方法可以用于阻抗非线性、工作过程复杂、随机性较大的部件的电路模拟,有利于使用大规模相同部件电路的参数控制。     

一台基于串级二极管技术的高强度脉冲硬X射线源

介绍了利用串级二极管产生高强度脉冲硬X射线的方法及其辐射场参数。以“闪光二号”加速器为平台,通过适应性改造,产生快前沿电压脉冲;研制了两级阻抗1 Ω串级二极管,通过串联分压降低二极管端电压、各级二极管电子束独立打靶在空间叠加形成高强度均匀辐射场。解决了悬浮电极绝缘支撑、二极管阴极均匀发射等技术难题,实现了串级二极管的稳定工作。在总电压约700 kV、电流约310 kA条件下,X射线平均能量87 keV,500 cm2上的平均能注量36 mJ/cm2,剂量均匀性（最大值比最小值）达到2∶1。     

基于LED光源痕量二氧化氮气体的检测

随着现代化工业的发展,大气污染越来越严重,吸收光谱法是检测大气污染的重要手段.NO2是大气污染的主要污染物之一,文章将发光二极管作为光源,选择发光光谱范围处于NO2强吸收峰位置的发光二极管,通过测虽含有NO2污染物的吸收光谱,利用最小二乘法,将实验得到的吸收光谱与标准谱作拟合运算,反演计算出污染物浓度.分析了检测的幕本原理,研究了光谱分析过程,包括实验光谱与标准光谱的拟合、浓度的反演计算等数据处理过程.具体利用NO2在300～500 nm光谱范围内有强吸收的特点,测量了样品中NO2的浓度.实验使用发光二极管作为光源,使检测变得方便快捷,实验装置便于携带,可以随时对待测场所实现高精度的实时在线检测.