THz回旋自谐振脉塞多模束波互作用非线性模拟

为了有效分析模式竞争,建立了回旋自谐振脉塞（CARM）多模束波互作用自洽非线性理论模型,并具体模拟研究了工作模式为TM51、频率为0.35 THz的高阶横磁模CARM中大轨道相对论电子束与多电磁模式的互作用过程。模拟结果表明：与回旋管不同,THz频段CARM可以有效工作于高阶TM模式,且具有较高的输出功率和增益;通过对工作参数的优化,可使工作模式的功率增长具有绝对优势,而竞争模式得到有效抑制;高阶TM模式THz频段CARM的性能对工作参数的变化十分敏感,在参数设计过程中必须对其进行多模束波互作用模拟分析。     

双脉冲感应腔磁芯自动复位

对采用电缆延时方法的双脉冲直线感应加速器组元感应腔磁芯的自动复位进行了模拟和实验研究。利用Pspice软件对Blumlein线充电预脉冲积分的影响因素进行了模拟,将预脉冲伏秒值与主脉冲幅度之比定义为“复位脉宽”,作为评判预脉冲对感应腔磁芯复位能力的判据。不同负载情况下的高压双脉冲实验结果表明,该判据有较高的准确度,依照判据要求调节Blumlein线负载后,可在基本不影响主脉冲的前提下解决双脉冲感应腔磁芯的复位问题。     

HfO2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的Piranha溶液清洗

为了提高HfO2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅（PCG）的抗激光损伤性能,使用Piranha溶液（浓硫酸和双氧水的混合液）清洗PCG去除其制作工艺和使用过程中残留在表面的污染物,包括CHF3作为工作气体对HfO2进行反应离子束刻蚀生成的碳氟化合物及金属氟化物。对Piranha溶液的清洗温度、组成成分、清洗时间、清洗遍数等参数进行了系统研究,用扫描电子显微镜（SEM）观察清洗前后的PCG表面形貌,用X射线光电子能谱仪（XPS）检测清洗前后PCG表面的元素成分及其原子分数的变化,并分析了各残留污染物的去除机理。实验结果表明：Piranha溶液能有效去除PCG表面污染物,而且清洗温度越高,清洗遍数越多,对PCG表面残留污染物的去除效果越显著。在90 ℃下60 min有效活性时间内,使用浓硫酸和双氧水体积比为2∶1的Piranha溶液清洗3遍以上,PCG表面残留的F元素的原子分数接近0.1%（XPS的分辨极限）,达到良好的清洗效果。     

介质参数对受激布里渊散射脉宽压缩的影响

利用KrF激光和SF6介质从理论和实验上研究了声子寿命和增益系数等介质参数对SBS脉宽压缩比和能量反射率的影响。理论上采用一维瞬态模型对SBS过程进行数值模拟,考虑了瞬态过程、介质吸收以及泵浦耗空的影响,计算了SBS介质不同参数对脉冲压缩影响的规律。实验表明,在实验参数的变化范围内声子寿命越短、增益系数越小,越有利于脉宽压缩。在0.68MPa下,脉宽压缩比达到8。数值模拟了声子寿命和介质增益系数单独变化时对SBS过程影响的规律,发现在声子寿命和增益系数同时变化时,SBS对泵浦脉冲的压缩有最佳点。     

磁绝缘线振荡器脉宽及效率与三角波电压关系

采用数值模拟与实验相结合的方法,在没有功率容量不足问题的情况下,研究了磁绝缘线振荡器（MILO）的输出微波脉宽和功率效率与类似三角形二极管电压的关系,研究结果表明：在相同宽度的电压条件下,随着电压幅度的增大,输出微波的底宽和半高宽相应增大,功率效率先增大,当达到饱和后功率效率逐渐降低;在相同电压幅度条件下,随着二极管电压上升沿（斜率不变）的增大,输出微波的半高宽略有增大,但功率效率略有降低。因此,在有限脉宽的类似三角形二极管电压条件下,通过增大二极管电压上升沿的方法,可以有效地增大输出微波脉宽;而在有限电压幅度条件下,通过减小电压上升沿的方法,可以有效地增大输出微波的功率。选择适当的二极管电压参数,可以解决MILO器件在类似三角形二极管电压条件下的输出微波功率和脉宽两个指标相匹配的问题。     

基于增益负反馈的COIL自脉冲方法

针对超音速化学氧碘激光器增益介质的横流特性,设计了具有增益负反馈的光学谐振腔结构,通过化学反应的超音速流场和光场的耦合仿真,根据具体的激光器运行参数,论证了这种结构实现自脉冲激光的可行性。结果表明：振荡激光在增益区上游放大次数越多,对上游增益介质能量提取能力越强,脉冲调制作用越显著。采用激光光斑缩束再放大的结构设计,脉冲激光的峰值功率提高10~20倍,从理论上证明了增益负反馈的调制方法能够实现横流激光器脉冲激光输出。     

碳纤维阴极对输出脉宽及能量的影响

在反射三极管实验平台上,通过浸渍碘化铯(CsI)碳纤维阴极与不锈钢阴极实验对比,研究了碳纤维阴极对虚阴极振荡器输出微波脉宽及能量的影响。实验得出碳纤维阴极虚阴极振荡器输出微波脉宽约200 ns,较不锈钢阴极虚阴极振荡器增加了30%;对输出微波脉宽面积近似积分,得出碳纤维阴极虚阴极振荡器与不锈钢阴极虚阴极振荡器的输出微波脉宽面积比值约为2.273,表明碳纤维阴极虚阴极振荡器输出微波能量是不锈钢阴极虚阴极振荡器的2倍左右。分析认为碳纤维阴极的材料特性及其综合发射机制导致阴阳极间等离子体膨胀速度及温度降低,延缓了阴阳极间隙的闭合,从而增加了输出微波脉宽,提高了微波输出能量。     

一种新的永久周期磁铁聚焦的高功率宽带放大器

提出了一种新的高功率宽带放大器,它由速调管和自由电子脉塞组成,用永久周期磁铁聚焦。研究了这种器件的电子束聚焦、群聚和辐射。在速调管提供一阶调制系数为30%,波导管的半径1.51cm,摇摆器的磁场振幅0.16T,周期7.92cm,电子束的电压490kV,电流50A和半径0.368cm的条件下,预估这种器件的辐射波频率为11.4GHz,输出辐射功率为18MW,输出辐射带宽为44%。     

可控制变频率微片激光器

用20 W光纤耦合LD作为泵浦光源,对Nd3+sup>:YVO4/sub>微片进行了增益开关实验,获得了可控制变重复频率（1 Hz～25 kHz）的调Q激光输出。输出脉冲激光的宽度为16 ns,输出的峰值功率在几W。从速率方程出发进行了增益开关理论研究,通过数值解,分析了输出激光特性：当泵浦电流高于产生单脉冲的电流时,增加泵浦电流将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出;增加泵浦脉宽,将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出,泵浦脉宽越大,子脉冲个数越多;当增加重复频率时,输出与泵浦激光重复频率完全一致的激光脉冲,但也将在一个泵浦脉宽中出现多个激光脉冲输出。     

树叶为模板网状TiO2的制备及其光催化性能

采用模板法与溶胶-凝胶法相结合的方法, 以羽状网脉的洋槐树叶为模板制备出网状的二氧化钛光催化材料. 利用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散型X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)对样品的表面形貌、成分和晶型进行表征, 以甲基橙的脱色降解为模式反应, 考察了宏观形貌对TiO₂光催化性能的影响. 结果表明: 以树叶为模板制得的TiO₂, 呈网状结构, 网孔直径约为5～10 μm, 且有少量直径约为2～3 μm规则球形和直径约5 μm管状的TiO₂; 当pH＝3时, 网状TiO₂在3 h内对甲基橙的降解率分别比粉末TiO₂高37.2%, 比商品粉末TiO₂高44.6%, 且重复使用4次后, 降解率仍能保持在90%以上, 明显优于粉末TiO₂, 同时为制备其它形貌的TiO₂提供一种新思路.