周期性啁啾脉冲色散衍射实现近场强度匀滑

 对惯性约束聚变（ICF）激光驱动器中的周期性啁啾脉冲光谱色散后的自由空间衍射传输和近场强度匀滑特性进行了理论分析和数值模拟,并计算了色循环数对两者的影响。计算结果表明：远场光斑随色循环数增加而变大,强度调制加剧;近场强度匀滑效果随色循环数和传输距离增加而增强,但空间形状变化加剧。通过匀滑效果对比发现,基于周期性啁啾脉冲的光谱色散平滑系统的近场强度匀滑效果优于传统的正弦调频光束。     

基于光克尔效应的径向光束匀滑新方案

针对惯性约束聚变装置中提高靶面辐照均匀性的要求, 提出了一种基于光克尔效应的径向光束匀滑方案, 其基本原理是利用光克尔介质和周期性高斯脉冲光束相互作用实现对激光束透射波前附加周期性的球面位相调制, 以周期性地改变激光束远场焦斑尺寸, 进而引起远场焦斑内部散斑的快速径向扫动, 从而在积分时间内抹平靶面焦斑的强度调制, 实现径向方向的光束匀滑. 通过建立基于光克尔效应的径向光束匀滑的理论模型, 分析了焦斑形态及其径向匀滑特性, 并讨论了光克尔介质的选取和径向扫动特性. 结果表明, 基于光克尔效应的径向光束匀滑方案可以有效地实现远场焦斑内部散斑的周期性径向扫动, 从而在积分时间内快速改善靶面辐照均匀性.     

光谱色散匀滑对焦斑光强频谱的影响

基于焦斑光强的空间频谱分析方法,建立了光谱色散匀滑技术（SSD）对焦斑匀滑的影响模型,提出了控制焦斑空间频率调制的响应函数.揭示了SSD参量对空间频率响应函数的影响规律.理论推导和数值模拟结果都表明：SSD对焦斑光强的频率响应具有周期调制性质,调制特性和色散角、光谱形状等相关.一般地,光谱形状控制空间响应函数形状,色散角决定所能匀滑的最低频率,色循环数可改变响应函数特点,调整对空间低频和高频的匀滑效果.空间频率响应函数的特点为多维SSD应用提出了应用准则. 关键词： 光谱色散匀滑 空间频谱 焦斑 响应函数     

连续位相板均方根梯度对焦斑匀滑特性的影响

为满足惯性约束聚变(ICF)系统中,对焦斑均匀辐照的条件,研究了连续位相板(CPP)面形特征对远场光斑质量的影响.从波动光学和几何光学两个不同的角度建立分析模型,并利用均方根梯度这一参数将其统一起来.利用所建立的分析模型,通过数值计算研究了CPP面形均方根梯度对低频畸变光束的匀滑效果.结果表明:随着CPP均方根梯度增大,匀滑后的远场焦斑半径增大;光束顶部不均匀性先很快减小,再缓慢降低,最后趋于不变,可见CPP对光束的匀滑效果明显;束匀滑过程对能量利用率的影响先几乎不变,然后逐渐减小.当CPP的相关长度不变,均方根梯度在0.2-0.8 wave/mm范围内时,光斑尺寸、光束顶部不均匀性及能量利用率都在较好的范围. 关键词： 连续位相板 均方根梯度 光束匀滑 聚焦光斑     

时间位相调制对高强度三次谐波转换的影响

在惯性约束聚变研究中,为了利用光谱色散进行光束匀滑以及抑制KDP晶体等大口径光学元件中的横向受激布里渊散射,通常需要对激光脉冲进行时间位相调制.详细讨论了高功率条件下KDP晶体Ⅰ/Ⅱ角度失谐三倍频方案中,时间位相调制对三次谐波转换效率和脉冲频谱的影响.研究结果表明,时间位相调制会导致三次谐波转换效率明显下降.     

实现Nd:YAG光束匀滑的衍射光学器件的研制

 采用爬山-模拟退火混合优化算法与旋转镂空掩模板工艺,针对基频光与三倍频光,设计并加工出口径80mm的连续位相衍射光学器件。在脉冲工作的Nd：YAG激光器上,实验研究了器件的光束匀滑性能,获得了与设计尺寸相符合、边缘陡峭、但包含较大顶部调制的光斑。初步验证了衍射光学器件在固体激光器光束匀滑上的应用可行性。     

基于光克尔效应的径向匀滑方案参数优化

在基于光克尔效应的径向匀滑方案中,抽运光脉冲序列利用非线性介质的光克尔效应对激光束附加周期性的球面位相调制,从而使激光束远场焦斑内部散斑产生周期性的径向扫动,以改善远场焦斑均匀性。为了分析抽运光时间特性的改变对匀滑效果的影响,建立了径向匀滑方案的理论模型,并利用该模型对抽运光的时间特性参数进行了分析及优化。结果表明,在抽运光子脉冲之间的延迟时间一定时,子脉冲的脉宽过大或过小均会降低激光束远场的辐照均匀性,而随着子脉冲脉宽的增大,激光束远场的辐照均匀性随积分时间的波动相对趋于稳定,因而在避免产生明显"拍频"现象的前提下,选取较大的抽运光子脉冲脉宽更有利于实现稳定的匀滑效果。激光束与抽运光的时间同步精度对初期的匀滑效果有较大的影响,当抽运光提前1/5个周期左右时,可以在更短的积分时间内达到较好的径向匀滑效果。此外,不同的抽运光时间波形所获得的匀滑效果也有所不同,当抽运光的时间波形为三角波时,焦斑内部散斑的径向扫动速度较为稳定,可以使径向匀滑的整体效果及稳定性得到有效改善。     

基于涡旋光束的超快速角向集束匀滑方案

针对惯性约束聚变装置对激光集束辐照均匀性的需求,提出了一种基于涡旋光束的超快速角向匀滑方案,即利用螺旋相位板使2×2集束中的两子束由超高斯光束变换为涡旋光束,而其余两子束不变,进而通过对子束偏振态和中心波长的调控,使集束中的涡旋光束和超高斯光束在靶面两两相干叠加.相干叠加后的焦斑以皮秒量级为周期超快速旋转,从而在极短时间内快速抹平焦斑强度调制,改善靶面辐照均匀性.通过建立基于螺旋相位板的激光超快速角向集束匀滑方案的物理模型,分析了其角向匀滑特性,并与光谱角色散技术和径向匀滑技术进行了比较分析.结果表明,这一新型激光集束匀滑方案能实现对焦斑的超快速角向匀滑,且能在数皮秒时间内达到最佳辐照均匀性.     

径向偏振调制对聚焦光斑匀滑及偏振特性的影响

基于标量衍射理论建立了光谱色散平滑(SSD)、随机相位板(RPP)和偏振匀滑(PS)联用的光束匀滑方案数值仿真模型。以斑纹对比度和偏振度为主要评价参量,利用该模型研究了径向偏振调制的匀滑及消偏振特性。研究表明,径向偏振调制可以有效降低聚焦光斑斑纹对比度和偏振度。使用半波片拼接方式产生近似径向偏振光时,拼接单元数对匀滑及偏振特性影响较小,8片拼接的匀滑效果已与理想径向偏振光几乎一致。对比分析了径向偏振调制、正交偏振调制和双折射楔三种PS方式,结果表明,由于三种PS方式本质上的一致性,光束的匀滑及偏振特性差别较小。     

基于随机输入的束匀滑位相板研究

根据随机畸变激光波前入射确定束匀滑位相板的模型,利用随机理论分析了光束通过位相屏后的传输特性、透射光远场分布的统计均值和方差.通过计算得知远场分布的方差与位相屏的傅里叶谱的平方成正比.利用数值模拟计算了随机生成的两个波前分别通过两个位相屏后的远场分布,模拟结果证实了位相屏用于随机相位畸变激光束匀滑的可行性,并显示了匀滑效果.     

A complex variable meshless method for fracture problems

1 Introduction The meshless (or meshfree) method has been a hot topic and the development trend of numerical methods for many science and engineering problems in recent years. Comparing with the conventional numerical methods, such as the finite element method and the boundary element method, the meshless method is an approximation based on nodes, and does not form a mesh to determine the shape function in the domain, in which a problem is to be solved. The meshless method has some advantages …     

离子束平动刻蚀工艺衍射光学元件的设计及制作

提出了一种用于制作二维光束整形衍射光学元件的新方法———离子束平动刻蚀工艺。分别介绍了利用这种新方法设计衍射光学元件的原理、设计过程以及刻蚀工艺系统的构成和掩模板的设计方法。结果表明 ,这种新的工艺方法不拘泥于圆对称系统 ,不但继承了离子束旋转刻蚀工艺的位相真正连续分布的优势 ,而且所制作出的衍射光学元件 ,即使对于半导体激光器所产生的两个方向发散角不同的激光束来说也仍然可以进行整形 ,并最终能得到矩形焦斑。这种工艺方法的理论设计也可以从二维化简为两个一维的设计 ,从而大大简化了设计计算的复杂程度     

搅拌器内部流动的无网格法三维数值模拟

本文将移动粒子半隐式法(MPS)的基本算法由二维扩展至三维。将圆柱坐标系引入到初场粒子的布置中,避免了在笛卡儿坐标系下处理不规则形状(如斜边或曲边)问题时粒子初场布置困难和精确度较低的问题,改善了对计算边界条件表达的精确性。引入移动边界模型,对直叶片搅拌器的内部流动进行了三维数值模拟。还提出了一种新的初始粒子布置简易方法,明显简化粒子初始布置时的复杂程度,提高了对三维复杂几何形状问题的可操作性。     

一种单目运动像机对点状运动物体的三维定位方法

针对单目运动像机无法确定点状运动物体三维位置的难题,提出了一种求解点状运动物体三维位置的方法,利用直线在其法平面上的投影为点这个特性,将各时刻像机光心与物体位置的连线(以下称观察视线)投影到以运动物体轨迹为法线的平面上,通过迭代使其投影线交于一点,交点对应的直线就是物体的运动轨迹,仅需要取大于等于5个时刻的数据就可以确...     

Theoretical study of wave propagation along the coaxial waveguide filled with moving magnetized plasma

This paper presents detailed theoretical study on the theory of wave propagation along the coaxial waveguide filled with moving magnetized plasma (CWMMP). Making use of the Lorentz transformation and the constitutive transformation, Maxwell’s equations lead to the coupled non-homogeneous differential equations which govern the wave propagation in CWMMP, and then analytical solutions have been obtained. The discussion about the eigenvalues of the waves and detailed studies on the fields are carried out. It finds that the fields of the CWMMP are composed of two parts with different eigenvalues. Numerical calculations show that because of Doppler shift effect, the eigenvalues of the modes in such a case is quite different from those of the CWMMP. And a detailed discussion on the dispersion characteristic of CWMMP is presented.     

On the properties of electromagnetic waves propagating inside moving dielectric media

The properties of electromagnetic waves propagating inside isotropic or uniaxial dielectric media moving in an arbitrary direction are analysed. The scalar products of electromagnetic field vectors inside these moving media are investigated in the kEB system from Maxwell's equations and Lorentz-covariant constitutive relations. Several important equations are derived. They are useful in discussing problems such as the energy density and radiation pressure, which are of interest in theoretical studies and many application subjects.     

MOVING GRATING AND ITS PHASE SHIFT IN LiNbO_3:Fe CRYSTAL

Spatial phase shift of moving grating in LiNbO_3:Fe crystal iscalculated on the basis of photorefractive dynamic equations.It is shown that themoving grating is a self-established phase grating that generates backward dynamiclight scattering.     

一种基于重标极差方法的动力学结构突变检测新方法

提出了一种针对相关性时间序列动力学结构突变检测的新方法——滑动移除重标极差分析.数值试验表明,新方法能够准确的检测出理想序列中的动力学结构突变,其检测结果对于子序列的长度依赖性较小,而且具有很强的抗噪能力,弥补了滑动去趋势波动分析的不足. 关键词： 标度指数 滑动移除重标极差分析 滑动去趋势波动分析 动力学结构突变     

振动NACA0012翼型的移动网格数值模拟

利用流体力学方程的积分形式给出非结构移动网格上离散格式,利用自适应移动网格方法移动网格,进而得到网格速度.对振动Naca0012翼型问题,分三种类型确定网格速度,再结合Riemann问题的解法器构造数值通量,得到移动网格单元上新的物理量.数值实验表明这种格式同时具有高效、高分辨率的特点.     

移动坐标系FDTD方法在脉冲波传播中的应用

通过在时域有限差分(FDTD)方法中引入移动坐标系,解决了一般FDTD方法处理脉冲长距离传播时面临的困难。推导了移动坐标系下的场方程和FDTD差分格式,并将该方法应用于模拟波导中电磁脉冲的传播。计算结果表明,在传播过程中,脉冲波包沿传播方向逐渐展宽,脉冲的峰值场强变小,同时出现了色散现象,脉冲中传播较慢的成分逐渐移向尾部,产生带尾态,这与一般FDTD方法得到的计算结果接近。多个频率的计算结果表明,该方法与一般FDTD方法得到的数据的相对误差小于0.1%,验证了方法的可行性和正确性。