射流式水冷镜结构优化设计

 分析了影响射流式水冷镜形变的各种因素,利用ANSYS有限元分析软件,对各项结构参数对镜体形变的影响进行了数值模拟,探索出射流式水冷镜结构设计的一般规律,得到了镜体结构的优化设计方案。数值结果表明：在镜体直径80 mm、镜面净吸收功率100 W、光斑直径25 mm、使用硅作为镜体材料的情况下,射流式水冷镜镜面最大形变可低至0.07 μm,明显优于其它类型的水冷镜。     

非均匀激光辐照下硅镜热变形对光束传输特性的影响

 使用有限元法计算了硅镜在DF化学激光器非稳腔输出的中空非均匀激光辐照下镜面温升和反射面面形随时间变化的特性,使用65阶Zernike多项式对镜面面形进行了曲面拟合,使用光线追迹的方法计算了平行光束经不同数量硅镜反射后的光束波前分布PV值、Strehl比和Zernike像差系数随时间变化的特性。计算结果表明：在典型的DF激光器输出的中空方形光束辐照下,硅反射镜的热变形将使反射光束产生波前畸变,波前畸变中,y方向像散项占据主要地位,其次是离焦项;随着激光系统中反射镜面数量的增加,高阶像差系数将逐渐增大,且波前PV值与反射次数成线性关系。     

Zemax与Matlab动态数据交换及其应用研究

为了将Zemax的光学系统设计和分析功能与Matlab强大的矩阵计算和数据分析功能很好地结合起来,对Matlab和Zemax的DDE（dynamic data exchange 动态数据交换）通信技术进行了研究,并将其应用于计算机辅助调腔技术的数值模拟过程中。通过动态数据交换完成Matlab对Zemax的控制,实现了二者之间的数据传递,即在Matlab的控制下,实现对光学系统结构的改变,并获取输出光束的Zernike多项式系数值,从而大大方便后续数据处理工作。同理,其逆过程可以将计算得到的结果反馈到光学系统中,用于系统优化。二者的动态数据交换技术可提高研究过程中数据的可靠性和工作效率。     

高分子中水的特异性的理论研究

高分子中水的特异性日益引起人们的高度重视。本文较系统地综述了凝胶中结合水的预测、凝胶体积相转变水的化学势描述、水的反常性用以及分子动力学模拟凝胶中水－高分子相互作用的最新理论研究进展。     

利用智能手机和自制复摆测量重力加速度

自制了一款可采集手机偏转角和角速度的手机软件,结合自制的等臂复摆,从能量守恒出发,利用自制手机APP,测量自制复摆转动时的偏转角和角速度。对偏转角的余弦值和角速度的平方进行线性拟合,最终通过拟合直线的斜率得到重力加速的值,结果较好,实验操作简单,无小角度摆动的限制。     

一种非稳腔计算机辅助装调方法的数值模拟

谐振腔的自动准直技术是高功率激光器工程实践中的关键技术之一.针对这一问题,对非稳腔的计算机辅助装调方法进行了研究,并对该过程进行了数值模拟.在失调参量和像差系数小范围内线性近似的前提下,获取到一系列表征系统失调的像差值之后,通过求解线性方程组来计算系统的失调量.根据求解结果对失调系统进行修正.数值模拟结果表明单结构参量失调可以很快求出,多结构参量失调情况通过几次迭代求解后也能得到比较理想的结果.目前已经可以确定多个同时存在的失调量(包含倾斜和偏心).倾斜量的求解范围约为10～104 μrad,偏心量的求解范围约为10-2～1 mm.这种辅助装调方法能够有效地指导谐振腔的精装调过程,为今后实际的激光器谐振腔系统的自动调节提供了一种方法.     

增益模块长高比对输出功率和提取效率的影响

为了得到HF化学激光器的增益发生器较佳的模块尺寸,研究了增益模块长高比对输出功率及放大级提取效率的影响。使用基于变换坐标系的有限差分方法,计算了主振荡功率放大器（MOPA）结构HF激光器不同增益模块长高比条件下的主振荡器输出功率、放大级提取效率及经放大后的输出功率。计算结果表明：对于MOPA结构HF激光器而言,当增益体积一定、小信号增益曲线相同时,随着增益模块长高比的减小,主振荡器输出功率和经放大级放大后的输出功率将有所增加,但放大级的能量提取效率将降低;当增益模块长高比已经较小(小于５)时,进一步降低长高比对激光器输出功率和放大级提取效率的影响微弱。     

束变换环孔激光谐振腔的环束场传输差分计算

通过使用新的坐标变量和光场的表达形式,推导了新坐标系下环束场传输的偏微分方程,给出了相应差分方程的截断误差和稳定性条件,使得环束场传输计算速度大幅提高;使用二阶精度的Crank-Nicolso差分方法对束变换环孔激光谐振腔的环束场传输进行了计算,并与W.D.Murphy和M.L.Bernabe所给M-B积分近似方法的计算结果进行了比较,证实了该方法无论计算速度和精度都优于M-B积分近似方法。     

环形HYLTE喷管耦合段及光腔区流场的数值模拟

参考传热学相关理论,估算燃烧室的传热损耗分数及相应的平衡温度,确定了主喷管的入口参数设置。在此基础上,对环形HYLTE喷管的耦合段及光腔区流场进行3维的数值模拟,给出了F原子质量分数、静温、静压的空间分布,得到了光腔区各支谱线的小信号增益系数变化曲线。将计算结果与实验结果进行比对,光谱测量结果及移动光轴实验证实了计算模型的合理性。