高功率电子束横向分布特性的间接测量

 用调制传递函数方法间接地确定高功率电子束的横向分布特性, 结果表明, 这一横向分布可以用具有一定比例的高斯分布和本涅特分布的某个组合来表征特性。     

矢量空心高斯光束横纵向光场传输特性

基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,研究了矢量空心高斯光束横向光场和纵向光场在自由空间中的传输特性.研究结果表明,空心高斯光束的横向光场与纵向光场在传输过程中光强分布情况并不相同,横向光场的光强分布具有旋转对称性,并且保持空心特性的距离受光束阶数的影响,而纵向光场不再具有旋转对称性,并且在理想状态下纵向光场可以一直保持空心特...     

光学涡旋横向线动量密度的传输演化特性

对于光学涡旋特别是具有复杂拓扑结构的光学涡旋,可以通过数值计算的方法获得实验上难以准确测量的角动量分布及其传输演化特性。在略去线偏振光场线动量密度中的轴向分量的情况下可获得涡旋光场的横向线动量密度,其在光束截面上的角向分量表征了涡旋角动量的分布。通过数值模拟,研究了单束拉盖尔-高斯光束和拓扑荷不同的两束拉盖尔-高斯光束同轴叠加后在自由空间中的传播过程,获得了强度分布、相位分布和横向线动量密度在瑞利长度内的分布特征。通过分析光束横截面上强度分布和线动量密度的演化特性表明,在远离束腰处光束的衍射效应不仅降低了横向线动量密度,还会增加径向分量,因而增强了径向力学特性,减弱了角向力学特性,因此在具体实施微操控时不宜在距离束腰面较远的横截面内进行。     

相对论重离子碰撞中集合流的横向运动关联

本文对1.2AGeV Ar+BaI₂和2.1 AGeV Ne+NaF碰撞的Bevalac流光室4π实验数据进行了集合流横向运动关联特性的研究.研究表明,末态粒子的横向运动不仅存在粒子分布的方位角关联,而且还存在横向动量模的关联;Ar+BaI₂碰撞实验中粒子分布的方位角关联、横向动量模关联和横向运动关联都分别强于Ne+NaF碰撞实验中相对应的各种关联;对于这两组碰撞实验,粒子分布的方位角关联相对横向动量模关联在横向运动关联中起着主要作用.     

聚合物脊形光波导的变分有效折射率法分析

聚合物脊形光波导是聚合物集成光电子器件的重要构成单元.利用有效折射率法计算聚合物脊形光波导的横向折射率分布及有效折射率,将各区域中的光场分布近似用分段函数表达.基于导模满足的标量波动方程,利用变分法确定变分参量,以求得准确的横向光场分布.对聚合物脊形多模光波导基模和高阶模的色散特性与横向场分布进行分析,研究了波导结构参数对色散特性的影响,计算出TM基模和高阶模的光场分布,得出了聚合物脊形光波导的单模传输条件.研究表明,该方法计算量小、精度高,对聚合物光电子器件中脊形光波导的理论分析与设计优化提供了简单高效的方法.     

非均匀螺旋相位调制下对称破缺角向偏振光束的聚焦特性

提出了一种多参量调控角向偏振光束焦场强度和横向能流的方法.基于矢量衍射积分理论,数值模拟了非均匀螺旋相位和旋转对称振幅挡板调制下角向偏振光束的聚焦特性,讨论了螺旋相位结构和对称振幅挡板联合调制下,角向偏振光束焦场横向能流和偏振态的分布.结果表明:非均匀螺旋相位的引入改变了光场的聚焦特性,导致聚焦场重心产生了偏移;在偶数重旋转对称振幅挡板的联合调制下,焦场中出现了局部的椭圆偏振态和圆偏振态,且焦平面上出现了横向能流;通过调节螺旋相位,不仅可以实现焦场重心的特殊控制,还能进一步丰富焦场偏振态和横向能流分布.这种基于多参量调控焦场强度和能流分布的方法为实现操控特定区域的粒子提供了新的思路.     

孔径分布对横向剪切干涉仪波前复原的影响

通过引入波面的二阶导数对传统的最小二乘法(LSM)进行了改进;利用改进后的LSM分别分析了单个方向和相互正交两个方向的横向剪切数据,并将改进后的LSM与网格点法和积分法复原波前的空间特性进行了比较;利用相互正交两个方向的横向剪切数据分别分析了环形孔径和复杂孔径横向剪切干涉仪(LSI)波前复原的频率响应和空间分布特性,并...     

BEPCⅡ正电子源磁通压缩装置的研制

正电子磁通压缩装置(Flux Concentrator，简称磁号)是正电子束流横向发射度的匹配装置，对提高正电子的俘获效率起非常关键的作用，是BEPCII正电子源的重要组成部分. 结合磁号的设计加工，用计算机软件模拟了磁号的磁场分布和共振特性，并同测量结果进行了比较.     

自由表面射流磁流体不稳定性分析(I)

利用微分解析方法分析了自由表面液态金属射流在非均匀的横向磁场中的稳定性行为，得出了在给定射流初始速度分布和磁场分布条件下，射流的速度空间分布表达式。在特定的条件下，射流存在固有稳定区，其稳定区长度与横向磁场的空间非均匀程度和射流的初始速度有关；但其向外溅射的位置与BT横向磁场的非均匀程度、射流的初始速度、液态金属粘滞系数和重力加速度有关。     

圆锥透镜对球面入射光的聚焦衍射特性

首次导出了圆锥透镜对球面入射波的聚焦衍射计算公式,分析了其轴上能量分布与横向场能量分布特性. 数值计算结果表明,选择合适的球面入射波可以扩展焦深,改善光强分布,同时保证横向场能量分布要求. 对于半径20 mm,锥角θ=1×10^－2的圆锥透镜,采用曲率半径为1200~1400 mm的球面入射波,可扩展焦深200 mm到120 mm,光强的均匀性有明显改善,横向场能量分布形状改变量不超过15 μm,完全达到应用要求.     

Beam distribution reconstruction simulation for electron beam probe

An electron beam probe(EBP) is a detector which makes use of a low-intensity and low-energy electron beam to measure the transverse profile, bunch shape, beam neutralization and beam wake field of an intense beam with small dimensions. While it can be applied to many aspects, we limit our analysis to beam distribution reconstruction.This kind of detector is almost non-interceptive for all of the beam and does not disturb the machine environment.In this paper, we present the theoretical aspects behind this technique for beam distribution measurement and some simulation results of the detector involved. First, a method to obtain a parallel electron beam is introduced and a simulation code is developed. An EBP as a profile monitor for dense beams is then simulated using the fast scan method for various target beam profiles, including KV distribution, waterbag distribution, parabolic distribution,Gaussian distribution and halo distribution. Profile reconstruction from the deflected electron beam trajectory is implemented and compared with the actual profile, and the expected agreement is achieved. Furthermore, as well as fast scan, a slow scan, i.e. step-by-step scan, is considered, which lowers the requirement for hardware, i.e. Radio Frequency deflector. We calculate the three-dimensional electric field of a Gaussian distribution and simulate the electron motion in this field. In addition, a fast scan along the target beam direction and slow scan across the beam are also presented, and can provide a measurement of longitudinal distribution as well as transverse profile simultaneously. As an example, simulation results for the China Accelerator Driven Sub-critical System(CADS) and High Intensity Heavy Ion Accelerator Facility(HIAF) are given. Finally, a potential system design for an EBP is described.     

洛伦兹光束的传输特性研究

运用光束传输的二阶矩理论,对洛伦兹光束的传输特性进行了研究,给出了束腰、横向发散角和光束传输因子的表达式.横向束腰仅取决于对应方向上的光束参数;而横向发散角和光束传输因子却取决于两横向上的光束参数.给出了光束传输因子随两横向光束参数的变化关系曲线.结果表明,两横向上的光束传输因子随两光束参数的变化规律是不相同的,而整体的光束传输因子随两光束参数的变化是前两者的综合体现;但在傍轴情形下,光束传输因子趋向于常数141,因此,对于相同束腰,其傍轴条件下的发散性为对应高斯光束的141倍.所以,洛伦兹光束适合用于描述某些发散程度较大的激光光源. 关键词： 洛伦兹光束 光束传输 二阶矩     

Approximate analytical expressions of apertured broadband beams in the far field

The approximate analytical expressions of the apertured broadband beams in the far field with Gaussian and Laguerre-Gaussian spatial modes are presented.For the radially polarized Laguerre-Gaussian beam,the result reveals that the electromagnetic field in the far field is transverse magnetic.The influences of bandwidth(Γ) and truncation parameter(C 0) on the transverse intensity distribution of the Gaussian beam and on the energy flux distribution of radially polarized Laguerre-Gaussian beam are analysed.     

无衍射贝塞尔光束相干的理论与实验

 分别使用两种不同底角的轴棱锥产生无衍射贝塞尔光束。理论分析了单束贝塞尔光及两束贝塞尔光相干叠加后光场的光强分布,分析了产生的局域空心光束在一个完整周期内的特性。数值模拟了光沿纵向传播时光场的横向光强分布,并给出了相关的实验。对单束贝塞尔光及两束贝塞尔光干涉后的中心光斑的大小进行了测量,测量结果与理论计算结果吻合。     

根据激光束横截面能量分布的变化测量大功率激光聚焦镜的像差

提出了一种实时测量大功率激光照射下聚焦镜产生的像差的新方法。该方法利用混合模激光束在传输过程中光束横截面能量分布的变化来进行测量。首先通过计算混合模激光束的光学参数来模拟其在传输过程中的光束横截面能量分布的变化,然后计算其通过聚焦镜后在焦点位置的光束横截面能量分布,通过对比计算所得的光束横截面能量分布和实际测量的焦点位置的光束横截面能量分布的差异,得到聚焦镜的像差。     

Second Harmonic Conversion-efficiency of Aberrated Laser Beam

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃｒｅｓｅａｒｃｈ ,ｂｕｔｔｈｅｗｉｄｅｌｙｓｐｒｅａｄｅｄｔｈｅｏｒｉｅｓａｒｅａｌｌｂａｓｅｄｏｎｐｌａｎｅｗａｖｅ .Ａｃｔｕａｌｌｙｉｄｅａｌｂｅａｍｓｃａｎｎｏｔｂｅｍｅｔｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｉｓｇｉｖｅｓｖａｌｕｅｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｈｏｗａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓｏｆ ｐｕｍｐｗａｖｅａｆｆｅｃｔｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎ…     

Second Harmonic Conversion-efficiency of Aberrated Laser Beam

How aberrations of pump wave affect second harmonic generation is studied. The solution is applied to type I second harmonic generation in KDP crystal. The results of conversion-efficiency and transverse intensity distribution in second harmonic generation of Gaussian beam and super-Gaussian beam with aberrations of Zernike polynomials are presented.     

铬原子束横向一维激光冷却的蒙特卡罗方法仿真

激光汇聚铬原子沉积实验中,铬原子束准直度的好坏非常重要.利用蒙特卡罗随机思想选取原子轨迹初始条件,将⁵²Cr原子以外的其他同位素、纵向速度分布和横向发散角等因素综合考虑,对铬原子束横向一维激光冷却进行了优化分析.经过与均匀取值法比较,这种方法能够更好地体现原子运动的不确定性,挑选出不参与冷却过程的同位素,使考察界面内原子束的横向位置分布更好的符合实验结果.结果显示,冷却过程中其他同位素的存在使原子束横向位置分布的中心最大值减小9.3%,半高宽增加11%,并且增加轮廓曲线的基底. 关键词： 激光冷却 蒙特卡罗方法 铬原子束     

环形障碍物-轴棱锥产生局域空心光束

提出一种产生局域空心光束(bottle beam)的新方法,它是在传统的轴棱锥底面上放置一个环形障碍物.平面波入射到带有环形障碍物的轴棱锥底面时,将在轴棱锥产生的最大无衍射距离内形成bottle beam,而在bottle beam的前后仍然保持无衍射贝塞尔光.通过变化障碍物大小及轴棱锥底角实现bottle beam尺寸的控制.利用衍射理论描述了平面波经带有环形障碍物的轴棱锥产生bottle beam的原理,分析和模拟了传输过程中不同位置的截面光强分布及整个过程的三维光强分布,并给出相关的实验结果.研究结果对bottlebeam的实际应用具有积极的意义.