Directivity calculation with experimental verification for a conformal array of underwater acoustic transducers

The radiation directivity of a complicated conformal array of underwater acoustic transducers is presented based on the boundary ＂element method. It includes the element directivity of each transducer, the natural beam pattern and the controlled beam pattern of the transducer array. At first, the boundary element model of the conformal array is built up, and then the boundary condition is exerted on the model according to the design and environment in which the transducer array is used, and the radiation directivity of the conformal array is calculated. An experiment has been done to measure the directivity in an anechoic water tank. The calculated and the experimental results are compared and analyzed. They are consistent to each other. It is shown that the boundary element method together with the detailed calculations is successful to simulate and predict the radiation directivity of an underwater acoustic transducer array.     

基于低相干光的阵列透镜束匀滑技术研究

基于激光加载的材料状态方程的实验研究对靶面光强分布的均匀性及稳定性提出了极高的要求,靶面光强的上述两大特性在很大程度上决定了实验结果的精度和可重复性.本文针对传统窄带高相干激光装置在激光加载材料状态方程实验中表现出的靶面光强均匀性和光强分布稳定性两方面可能存在的问题,提出了基于宽带低相干激光,利用消衍射阵列透镜联合诱导非相干技术的束匀滑方案,并重点分析了波前相位畸变对靶面不均匀性及稳定性的影响.模拟结果表明,该方法明显降低了靶面不均匀性,提高了对波前相位畸变的包容度,获得了均匀、稳定的光强分布.统计分析显示,焦斑强度分布极差和不均匀性与波前相位畸变均方根梯度相关性较强.因此,可以根据统计结果以及实验对焦斑强度分布的要求,给出波前相位畸变的容差范围,对状态方程实验中激光驱动器参数的设计与优化具有指导意义.     

Propagation of phase-locked partially coherent flattened beam array in turbulent atmosphere

Analytical formulae for phase-locked partially coherent flattened beam array propagating in a turbulent atmosphere are derived based on the extended Huygens–Fresnel principle. Beam propagation factor (BPF) is introduced to evaluate the beam quality at the receiving plane. The influence of beam order, transverse coherence width length and the intensity of turbulence is discussed in detail.     

高斯光束非线性“热像”效应研究

高功率激光系统中非线性“热像”强度可能达到光学元件损伤阀值，从而对系统的安全运行造成威胁.以往的非线性“热像”现象研究都是基于无限大平面光波背景，但实际系统中传输的是有限束宽光束.本文以高斯光束为例，基于无像差自聚焦理论分析了有限束宽光束的“热像”形成规律.结果表明，高斯光束“热像”的强度与位置在光束腰斑较小时与平面光波情况有明显不同，但光束腰斑较衍射物大得多时，高斯光束可以近似当作平面光波处理.     

与偏振无关的双向3×3光开关结构设计

利用传统成熟的偏振控制技术,设计了一种由偏振光分束器、相位型空间光调制器、反射镜和四分之一波片构成的3×3光开关。该光开关具有结构紧凑规整、功能的实现与信号光的偏振态无关以及可以完成双向交换等特点。根据其路由控制表对该3×3光开关交换模块功能的实现进行了分析,结果表明,通过对各相位型空间光调制器状态的调整,控制通过其信号光的偏振态,完成信号光的路由,该交换模块可以完成输入信号光的全排列无阻塞输出与交换。同时,该交换模块具有一定的扩容和重构能力,对于构建大规模的交换矩阵具有一定的作用。     

扫描环形光斑激光束优化研究

激光束的形状和能量分布限定了激光的应用范围,为满足不同的激光加工需要,必须对激光束进行变换。针对实验室用CO2激光器在热处理方面的应用,提出了激光扫描环形光斑光束优化法。基于温度场叠加原理建立了扫描环形光斑温度场的数学模型,模拟其温度场,可得到其温度分布特性;通过实验研究,分析了聚焦光斑与扫描环形光斑在激光淬火中对材料的热作用效果。结果表明,扫描环形光斑能改善激光热处理硬化层分布。理论和实验研究表明,激光扫描环形光斑技术可以实现激光热处理光束的优化,有一定的应用前景。     

电子束泵浦氧化锌基量子阱的斯塔克效应

在不同功率密度的电子束泵浦条件下,对ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱的荧光光谱进行了研究,并采用蒙特卡罗仿真模拟对测试结果进行了分析。模拟的结果和实验结果高度吻合。观测到了不随穿透深度变化的阱区发光峰红移,证明表面电荷积累引起了量子限域斯塔克效应。     

脉冲高功率离子二极管的动力学模拟

基于等离子体的爆炸发射模型,利用自洽的2.5维的胞中粒子（PIC）模拟程序MAGIC模拟了平板型磁绝缘离子二极管中电子和质子的动力学特性。给出了电压为300kV,外加磁场为2倍临界磁场情况下的二极管特性,阴阳极间隙中带电粒子的空间和相空间分布,以及净电荷密度分布和电场分布,结果表明,引出束流密度比单离子Child-Langmuir公式计算的结果大5倍;外加磁场导致在阴极附近形成虚阴极。空间电荷使得阴阳极间隙中电场扰动和增强。     

离子通道电子束回旋脉塞的等离子体波效应

研究了离子通道回旋电子束脉塞（ICECM）中的等离子体波非线性效应。利用流体理论与自洽非线性理论方法对ICECM中等离子体波效应的微观机理进行了分析。研究发现,等离子体波加强了电子束的纵向群聚,束-波互作用的能量交换效率及系统增益得到明显提高。数值模拟计算表明,对于中等等离子体密度、1.5kA电流和1MV加速电压的电子束,系统能够获得的脉冲功率和频率分别为200MW和280GHz的毫米波束。     

电子束泵浦氩中高能电子分布的理论计算

改进了文献中报导的Boltzmann基本方程。与Boltzmann基本方程相比,改进后的Boltzmann方程更全面地描述了电子与基态氩原子碰撞的物理过程,并能计算出整个能量区间的电子分布。利用Boltzmann基本方程和改进的Boltzmann方程,对电子束泵浦氩中能量大于氩原子第一激发态能量(11.56eV)的高能电子分布函数进行了理论计算。计算中,选取了电子碰撞氩的微分电离截面和激发截面的解析表达式。对计算所得的稳态电子分布函数以及达到稳态分布所需的特征时间进行了分析和讨论。