皮秒脉冲传输系统中三阶色散补偿的研究

模拟了皮秒高斯光脉冲在理想的二阶和三阶色散都作了补偿的光纤链中的传输。结果表明,与二阶色散补偿能消除脉冲展宽一样,三阶色散补偿不仅能防止脉冲展宽,而且也能有效地消除脉冲边沿部的振荡结构和脉知的时移。文中画出了100Gb/s码率的64位高斯光脉冲序列在色散补偿光纤链中传输2000km后的眼图,由眼图的清晰程度可看出这种补偿系统对改善短脉冲传输的有效性。     

用等值宽度法测量fs脉冲宽度

本文提出利用等值宽度测量fs光脉冲持续时间的方法.给出了脉冲形状为sech~2 (t/T)、exp(-2t~2/T~2)和exp(-2|t|/T)的干涉相关曲线上包络与相应二阶强度相关曲线半宽度等值的位置,它们分别是3.984、4.875和4.928.定义了两种相关测量的临界延迟速度.理论分析与实验结果符合得很好.所得结果表明,该测量方法可将常规超短脉冲相关测量的时间分辨率提高几倍至几十倍.     

皮秒微脉冲电子束团诊断

介绍一种基于皮秒扫描相机的微脉冲电子束团诊断系统和实验方法。该系统具有很高的灵敏度、皮秒的时间分辨能力和机动灵活的特点,满足射频直线加速器和储存环上电子束团诊断的要求。在我国,我们首次利用该类系统测量了北京正负电子对撞机(BEPC)储存环中脉冲电子束团的波形和初步测量了北京自由电子激光装置射频直线加速器的微脉冲电子束团的时间分布。     

皮秒脉冲在零平均色散光纤链中传输的数值模拟

基于一种二阶和三阶色散都作了完全补偿(路径平均色散为零)的光纤级联系统模型,用数值法对1ps脉宽的高斯光脉冲长距离传输作了数值模拟.结果表明:这种完全补偿的高阶色散控制系统消除了三阶色散引起的脉冲边沿部的振荡,减弱了脉冲峰的时间移动.在不同的入上分别给输入脉冲附加以最佳的频率啁啾,可使得光脉冲的宽度`啁啾及振都围绕在初始值附近波动,在每个补偿端末基本恢复到初值,从而形成光脉冲的推稳定传输.功率增大,稳定传输的距离减小.预啁啾和零平均色散传输并不能完全消除脉冲峰的时间移动。累积的脉冲峰移与预啁啾无关,随功率增大而增大。脉宽的变化与功率和预啁啾都相关。另外,我们也考察了掺饵光纤放大器EDFA的噪声在该系统中引起的时间抖动特性。     

皮秒光脉冲在光纤中的传播特性测量

文章讨论了皮秒激光脉冲在单模光纤传输中光纤介质的色散及非线性折射率等效应对皮秒光信号的影响，利用时间相关单光子计数系统，观测了皮秒激光脉冲在单模光纤中的展宽及皮秒自聚焦现象，并对光纤中皮秒光脉冲的畸变进行了检测与研究。     

生命科学中皮秒光脉冲的测量

利用时间相关单光子计数系统测量和比较了正常细胞和癌细胞的荧光光谱和荧光寿命特性，并利用同样的方法测量了单一细胞内不同部位的荧光寿命特性，其结果可作为癌症诊断的重要依据。     

用不同强度皮秒脉冲相关技术测量甲酚紫吸收恢复时间

以Ar+离子锁模激光器同步泵浦R6G染料激光器作光源,用不同强度皮秒脉冲相关的泵涌—探测技术测得甲酚紫甲醇溶液的吸收恢复时间为162±3.5ps.并且用三能级模型对这一动力学过程进行了理论分析.     

皮秒量级的快速率可重构光混沌逻辑运算

基于垂直腔表面发射激光器(VCSEL)自身的光反馈以及线性电光调制效应,设计了一种实现动态可重构的光混沌逻辑运算的技术方案.归一化注入电流被调制为逻辑输入,横向电场被调制为控制信号,逻辑输出通过对VCSEL输出的x偏振光光强的均值与阈值做差进行解调.通过转换控制信号与逻辑输入的逻辑运算关系,系统就能在基本的逻辑运算如N...     

利用受激布里渊散射获得皮秒激光脉冲

 采用两级布里渊结构压缩8ns的Nd：YAG激光，研究了基频光和倍频光的受激布里渊散射（SBS）压缩过程。实验中采用四氯化碳作为SBS介质，经第一级双池SBS压缩后，获得了1.5ns左右的Stokes 脉冲；第二级采用单池SBS压缩，分别使用基频光和倍频光作为泵浦光，获得了最短为60ps 的Stokes脉冲。实验证明，在一定条件下，利用SBS压缩脉宽可以获得比介质的声子寿命更短的脉冲。     

皮秒脉冲功率技术理论模型及其优化设计

为了产生100~500 ps,200~500 kV,1~10 kA数量级的皮秒放电脉冲,建立了一个皮秒脉冲发生器理论模型,并提出利用增益系数极值法,确定其最大兼容工作点,相对于纳秒脉冲成形线,皮秒脉冲成形线实现了90%,70%,85%的归一化电压增益、能量增益和放电功率增益。为了最大限度地降低皮秒脉冲成形线的载压时间,提高系统的绝缘安全因子,利用华罗庚0.618优算法,设计了电压传输系数。在纳秒脉冲成形线与皮秒脉冲成形线阻抗比值等于1.63条件下,在4倍和6倍皮秒脉冲成形线时间之内,归一化电压增益、能量增益和放电功率增益就可以分别达到94%,72%,89%与99%,53%,97%。     

电光采样(EOS)法测量超短电子束束团长度中的模拟计算与误差分析

随着高能物理的发展, 高能量正负电子对撞机, X射线自由电子激光器, 先进的同步光源等, 都需要产生高流强超短脉冲的相对论电子束团. 于是, 亚皮秒电子束束团诊断成为加速器物理新发展的关键技术, 电子束长度的监测是其中的一部分. 电光采样(EOS)法测量超短电子束团长度有非侵入、非破坏、实时测量的特点, 具有较好的应用前景. 本文介绍该方法的原理, 通过模拟计算分析电子束束团与探测光间距、电子束电场与电光晶体晶轴夹角、探测光偏振方向与电光晶体晶轴夹角等实验参数与束团长度测量的关系, 做系统误差分析, 对实际实验有指导意义.     

利用相干渡越辐射测量电子束团长度的分析与计算

利用相干渡越辐射(CTR)测量短和超短电子束团长度是国际上束测领域新发展的频域测量技术.文中理论分析和数值计算了北京自由电子激光装置的皮秒级的射频电子束团序列产生的CTR,当辐射波长在长于束长(4ps)时,渡越辐射发生相干增强效应;与非相干渡越辐射相比,当λ≥2πσz时,增强的倍数约等于束团中粒子的数目(10⁸);CTR从亚毫米波到毫米波段呈宽带连续谱特性;渡越辐射能量主要集中在轴线附近,宏脉冲辐射能量高达几毫焦.设计采用偏振型束团长度测量系统,利用CTR自相关技术,实验测量该束团序列的纵向长度,并藉助傅里叶变换光谱法,推求束团电子分布.     

相干衍射辐射在超短电子束团长度测量中的应用

利用相干衍射辐射(CDR)光学自相关技术在线无阻拦频域测量超短电子束团的长度是当前国际束测领域的研究热点. 文中分析和数值计算了利用上海应用物理研究所(SINAP)飞秒电子束装置提供的超短电子束团产生的宽带连续强CDR，介绍了超短电子束团长度测量的实验原理和装置示意，并研究了分束器对束团长度测量的影响. 结果表明，该束团可直接用于产生覆盖远红外至毫米波段的宽带连续强CDR；辐射能量主要集中在轴线附近，宏脉冲辐射能量可达毫焦耳量级；利用光学自相关技术研制的远红外Michelson干涉仪和Golay探测仪组成束团长度测量系统，通过实验测量CDR干涉图FWHM可近似求得超短束团长度；干涉图籍助傅立叶变换光谱法，可推算求得束团电子密度分布的信息.     

用条纹相机测量BEPC的束团长度

在北京正负电子对撞机(BEPC)中,正负电子束团的长度及其拉伸是束流性能重要指标之一,它直接影响到物理实验的效率,对BEPC的改进和性能进一步提高也起着关键的作用.由于用条纹相机测束团长度,具有精度高,且直观的特点,因此,近年来条纹相机在加速器束团测量领域得到了广泛的应用.本文将介绍用条纹相机测量BEPC储存环束团长度的原理、方法、系统配置、误差分析及一些典型的测量结果.     

BFEL束团长度测量系统的离线实验研究

短和超短束团长度测量技术是发展短波长FEL和高级加速器的关键技术之一. 为测试研制的短和超短束团长度测量系统雏形装置, 利用黑体辐射仪的连续远红外-毫米波辐射替代BFEL的4ps微束团产生的亚毫米波-毫米波CTR, 进行了离 线模拟实验, 获得良好调制的干涉图. 实验表明, 该雏形装置软硬件系统的运行满足初期的设计构想; 干涉仪经细致的光学调节, 可获得较为调制充分的干涉图; LabVIEW编制的测控软件满足控制和采集的基本需要. 提出了进一步改善的措施.     

激光加速电子束团的输出特性研究

通过仔细研究俘获加速CAS(captureandaccelerationscenario)机制中电子束团的输出特性,发现其出射电子有3类不同的运动轨道即掠过(pass-by)、非弹性散射(IS)、CAS.由于实际入射电子束团的线度远大于强激光脉冲的线度,因此只有位于入射电子束团中心区域的电子才可能被俘获加速.对于目前所能获得的聚焦激光场强(～10²¹W/cm²)和实际的电子束团(～10⁸个电子)而言,最大的输出能量可达到450MeV以上,同时被加速电子的数目可达到10⁴—10⁵个.这表明CAS可望发展成为小型台式加速器的新加速原理     

BEPC中电子云导致的束团横向尺寸增长研究

多束团正电子储存环中可能发生电子云不稳定性. 由于电子云导致的束团横向尺寸增长已经成为提高对撞机对撞亮度的主要限制因素之一. 介绍了在BEPC储存环中, 利用条纹相机直接测量由于电子云导致的束团横向尺寸增长结果, 并与模拟计算进行了比较.     

Electron Acceleration and Bunch Generation by Intense Femtosecond Laser Pulse in Preplasma of a Target

We present analytical studies of electron acceleration in the low-density preplasma of a thin solid target by an intense femtosecond laser pulse. Electrons in the preplasma are trapped and accelerated by the ponderomotive force as well as the wake field. Two-dimensional particle-in-cell simulations show that when the laser pulse is stopped by the target, electrons trapped in the laser pules can be extracted and move forward inertially. The energetic electron bunch in the bubble is unaffected by the reflected pulse and passes through the target with small energy spread and emittance. There is an optimal preplasma density for the generation of the monoenergetic electron bunch if a laser pulse is given. The maximum electron energy is inverse proportion to the preplasma density.     

用电光采样法测量相对论电子束团长度

介绍了电光采样法测量电子束束团长度的实验原理和装置,理论分析并模拟计算了被测电子束团库仑场分布、ZnTe晶体的电光效应与束团电场的关系,并利用琼斯矩阵法分析了探测光通过电光晶体时在束团电场作用下的偏振变化、测量信号与束团长度的关系等。分析表明：测量中应使束团库仑场垂直于ZnTe的［001］方向,探测光偏振方向与ZnTe晶体y″轴成45°或者135°夹角,1/4波片快轴与探测光偏振方向夹角应取45°,这时平衡探测器输出信号与束团库仑场Eb成正比。1/4波片的作用是将电光晶体的工作点从非线性段移到线性段,平衡探测的作用是简化信号与Eb的关系,并提高信噪比。为实际测量应用提供参考。     

用电光采样法测量相对论电子束团长度

 介绍了电光采样法测量电子束束团长度的实验原理和装置,理论分析并模拟计算了被测电子束团库仑场分布、ZnTe晶体的电光效应与束团电场的关系,并利用琼斯矩阵法分析了探测光通过电光晶体时在束团电场作用下的偏振变化、测量信号与束团长度的关系等。分析表明：测量中应使束团库仑场垂直于ZnTe的［001］方向,探测光偏振方向与ZnTe晶体y″轴成45°或者135°夹角,1/4波片快轴与探测光偏振方向夹角应取45°,这时平衡探测器输出信号与束团库仑场Eb成正比。1/4波片的作用是将电光晶体的工作点从非线性段移到线性段,平衡探测的作用是简化信号与Eb的关系,并提高信噪比。为实际测量应用提供参考。