High-energy picosecond single-pass multi-stage optical parametric generator and amplifier

We demonstrate a new management of multi-stage optical parametric generator(OPG)and amplifier(OPA)to obtain high-energy picosecond sources with high beam quality.The setup of multi-stage OPG-OPA requires mode-matching between the pump beam and the stable mode of the OPG-OPA.In a proof-of-principle experiment,the single-pass multi-stage OPG-OPA consists of three walk-off compensated KTP crystal pairs and two lenses,pumped by an 86 ps,1064 nm 10 kHz picosecond laser.The signal light at~1.77μm has an average output power of 502 mW with record energy up to 50.2μJ.The beam quality factor of the signal light can be improved toM²_x ×M²_yafter filtering out about 40%signal power.To the best of our knowledge,it is the first picosecond single-pass multi-stage OPG-OPA pumped at kHz regime.     

一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器全三维粒子模拟研究

提出了一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器,并进行了数值模拟研究. 研究表明: 这种径向三腔结构在束波转换面进行电场调制,能够大幅提高束波转换效率;同时,由阳极栅网和径向三腔结构构成的谐振装置能有效地抑制模式竞争;另外,由于采用了同轴引出结构,在提高能量引出的同时还能有效吸收漂移管中被利用过的电子,因此这种新型虚阴极振荡器能够获得较高的输出功率. 模拟的电子束电压为400 kV,电流为50 kA,主频为4.5 GHz,峰值功率达到6 GW,平均输出功率为3.1 GW,束波转换效率达到15%. 关键词： 高功率微波 同轴虚阴极振荡器 粒子模拟 束波转换效率     

Femtosecond electron pulse compression by using the time focusing technique in ultrafast electron diffraction

We present a new model of an electron gun for generating subrelativistic femtosecond (fs) electron pulses. The basic idea is to utilize a dc acceleration stage combined with a time focusing region, the time focusing electrode generates an electron energy chirp for bunching at the target. Without considering the space charge effects, simulations of the electron gun were carried out under the conditions of different dc voltages and various slopes of the voltage added on the time focusing electrode. Tracing and simulating large numbers of photoelectrons through Monte-Carlo and finite difference methods, the electron pulses with 1 ps can be compressed to 55 fs, which will allow significant advances in the field of ultrafast diagnosis.     

多峰场负氢离子源磁体布局对等离子体特性影响的数值模拟研究

负氢离子源的研究对于响应国家散裂中子源建设和国际热核聚变实验堆计划的开展都具有十分重要的意义. 由于离子源本身的物理特性导致数值模拟成为不可或缺的研究手段, 基于此, 首先对自主研发的全三维粒子模拟/蒙特卡罗碰撞算法进行阐述, 然后对负氢离子体积过程进行描述, 并在此基础上对中国原子能研究中心的多峰质子源进行了系统仿真, 在引出磁体极性相同和相反两种情形下, 分别对多峰质子源放电特性进行了讨论和分析. 结果显示: 在相反极性下, 两引出磁体附近的磁漂移方向相同且数值较大, 即磁漂移剧烈, 导致电子总数较大且高能电子在特定区域活跃, 进而负氢离子体积产率较高, 即负氢离子在空间呈现Y漂移; 反之, 在相同极性下, 电子约束效果相对较差且负氢离子体积产率较低, 但其空间分布均匀.     

源气体对沉积的a-C∶F∶H薄膜结构的影响

采用微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积(MWPECRCVD)方法,使用不同的源气体(CHF3CH4,CHF3C2H2,CHF3C6H6)体系制备了aC∶F∶H薄膜.由于CH4,C2H2,C6H6气体在等离子体中的分解反应不同导致了薄膜的沉积速率和结构上的差异.红外吸收谱的结果表明,用C6H6CHF3作为源气体沉积的薄膜中几乎不含H,而用C2H2CHF3所沉积的薄膜中的含氟量最高,其相应的CF振动峰位向高频方向偏移.薄膜的真空退火结果表明,aC∶F∶H薄膜的热稳定性除了取决于薄膜的CC键浓度外,还与CC键 关键词： 氟化非晶碳膜 电子回旋共振化学气相沉积 红外吸收光谱     

微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法沉积氟化非晶碳薄膜的研究

使用三氟甲烷和苯的混合气体,利用微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法制备了F/C比在0.11—0.62之间的α-C∶F薄膜.研究了微波功率对薄膜沉积和结构的影响,发现微波功率的升高提高了薄膜的沉积速率,降低了薄膜的F/C比,也降低了薄膜中CF和CF₃基团的密度,而使CF₂基团的密度保持不变.在高微波功率下可以获得主要由CF₂基团和C=C结构组成的α-C∶F薄膜.薄膜的介电频率关系(1×10³—1×10⁶Hz)和损耗频率关系(1×10²—1×10⁵Hz)均呈指数规律减小,是缺陷中心间简单隧穿引起的跳跃导电所致.α-C∶F薄膜的介电极化主要来源于电子极化 关键词： 氟化非晶碳薄膜 ECR等离子体沉积 键结构 介电性质     

基于遗传LM算法的涂层目标光谱偏振BRDF建模分析

通过比较测量方法测量得到绿漆涂层木板探测目标在400～720 nm的光谱偏振二向反射分布函数值,从获得的户外试验测量数据入手,分析与探测角、波长之间的关系,通过有限探测条件得到的光谱偏振二向反射分布函数值(BRDF)建立光谱偏振BRDF模型,来描述探测目标的偏振二向反射特性。其中利用基于小面元的模型建立光谱偏振BRDF模型,利用遗传算法和Levenberg-Marquardt(LM)算法相结合的优化算法来获得非线性模型参数。仿真实验结果表明采用的遗传LM优化算法具有较好的性能,能较快较准确得到非线性的模型参数。真实实验数据证明了基于小面元模型的正确性,表明光谱偏振二向反射分布函数建模方法结果的可靠性。最后与绿漆涂层铁板目标的模型反演参数进行比较得出：2种不同材质、相同颜色涂层的目标,具有较为接近的折射率,其较小差别可以理解为由涂层的厚度、均匀程度的不同导致,而非不同的材质所引起。     

微型光热驱动机构的光热膨胀理论模型与实验研究

提出和发展了一种基于微尺度光热膨胀效应的微型光热驱动机构.建立了膨胀臂的微尺度光热传导与膨胀的物理模型,利用有限元分析和数学物理方法,推导出膨胀臂的一维温度分布表达式及光热膨胀量和偏转量的计算公式.利用准分子激光微加工系统设计制作了一个长度为1200?μm 的微型光热驱动样机,根据激光和样机的相关参数,计算得到光热膨胀量与激光功率之间的理论关系曲线.实验结果表明,微型光热驱动机构的光热偏转量（对应于膨胀量）与照射到膨胀臂上的激光功率近似成线性关系,实验曲线与理论模型及计算结果符合良好.在理论和实验研究基础上,作为光热微驱动的应用实例,设计并加工制作了一个双向微开关型光热驱动机构,并通过实验实现了双向微开关功能. 关键词： 光热膨胀臂 微驱动机构 光热传导模型 激光     

保鲜膜材质及使用安全性的拉曼光谱分析

利用便携式拉曼光谱仪对聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)和聚甲基戊烯(PMP)保鲜膜常温和不同条件下加热冷却后的拉曼光谱进行了对照分析。结果表明,应用便携式拉曼光谱仪在常温时可现场快速的对不同材质保鲜膜进行定性检测;同时还证明了聚氯乙烯(PVC)保鲜膜存在严重安全隐患,聚乙烯(PE)、聚偏二氯乙烯(PVDC)和聚甲基戊烯(PMP)保鲜膜为安全产品。     

聚酰胺酸合成工艺研究

 采用超声波在线测量溶液粘度的方法，研究了合成聚酰胺酸过程中实验条件的影响，并对实验结果进行分析，由此确定了合成高分子量聚酰胺酸的最佳实验条件。研究表明：在加料次序为先加二胺后加二酐（二酐与二胺的摩尔比为1.01～1.02：1）、试剂中含水量尽可能少，反应温度0～5℃、反应时间以溶液粘度到达最大值为止的条件下，所合成的聚酰胺酸溶液粘度最大，可满足惯性约束聚变（ICF）充气腔靶端口膜的需要。