远红外波导FEL振荡器的数值模拟

利用ＦＥＬＯ８程序对远红外ＦＥＬ振荡器进行数值模拟，验证了２００ｐｍＦＥＬ的可行性，得到初始小讯号增益２５％，±１１０ｐｓ范围内的电子束时间间隔晃动对激光功率和小讯号增益影响不显著。     

多模复共轭虚偶相干态光场的等阶N次方Y压缩与等阶N次方H压缩

本文利用新近建立的多模压缩态理论,详细研究了一种新型的多模复共轭虚偶相干态光场|Ψ_i,e^*(2)>_q的广义非线性等阶N次方Y压缩与等阶N次方H压缩特性.结果发现:1)当压缩阶数N为奇数时,态Ψ_i,e^*(2)>_q在一定条件下总可呈现出周期性变化的、任意阶的等阶N次方Y压缩效应;当腔模总数q与压缩阶数N两者之乘积q·N为奇数时,则在一定条件下态|Ψ_i,e^*(2)>_q又可呈现出周期性变化的、任意阶的等阶N次方H压缩效应.2)态|Ψ_i,e^*(2)>_q与多模偶相干态光场|Ψ_i,e^*(2)>_q与多模虚偶相干态光场|Ψ_i,e⁽²⁾>_q的压缩幅度、压缩条件和压缩特征等完全相同.这一结果再次从理论上证实了多模压缩光中的确存在着“相反压缩”和“压缩简并”这两类新的物理现象.     

高俘获效率电子辐照加速器的设计研究

加速管是一台加速器的核心部分. 一般电子辐照加速器的俘获效率在50%左右, 一半的电子都损失在加速管内. 丢失的电子打在加速管内壁, 产生轫致辐射、腔体发热量增加、真空变坏等许多负面影响. 采用一段等梯度加速结构, 相速沿加速管呈线形增加,调整相速变化规律及加速管腔体的尺寸参数, 设计出的加速管最终的俘获效率提高到90%以上, 同时平均加速梯度没有因此降低, 加速管总长度没有增加.     

外开槽同轴波导大轨道回旋自谐振脉塞放大器

 运用大轨道电子束,对外开槽同轴波导回旋自谐振放大器进行了线性动力学理论分析和非线性自洽模型模拟。由线性动力学理论分析和非线性模拟得到的结果在线性增长部分吻合得很好。为了有效抑制绝对不稳定性,对电子束流的选择进行了讨论。计算结果表明：对于电压为700 kV, 电流为100 A, 电子束纵横向速度比为0.8的大轨道电子束, TE₅₁外开槽同轴波导回旋自谐振脉塞放大器的峰值功率和峰值效率分别可以达到6.27 MW和8.96%。     

厚二氧化硅光波导薄膜制备及其特性分析

以硅烷和氧化二氮作为反应气体，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术，不使用掺杂，在单晶硅衬底上制备了用于平面光波导的二氧化硅薄膜。研究了薄膜折射率和淀积速率与工艺参量之间的关系，通过棱镜耦合仪、傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜等测试手段，分析了薄膜的结构和光学特性。结果表明，实验能快速生长厚二氧化硅薄膜，薄膜表面平整，颗粒度均匀，同时薄膜具有折射率精确可控和红外透射性能好的特点，非常适合制作光波导器件。     

多模干涉器的精确计算及弱限制下的损耗分析

对多模干涉器的模场传播常数和光场分布进行了精确计算,并与解析近似计算结果进行了比较,发现在弱限制条件下出现输出光能量降低的真正原因：一方面是波导支持的导模数量较少,导致高频成分丢失,自映像质量下降,形成大的弥散斑,造成输出耦合损失;另一方面是由于高频辐射模直接辐射带走了一部分能量。该分析结果纠正了传统的模糊观念。     

左手介质椭圆光波导基模传播特性

在椭圆柱坐标系中,采用分离变量方法,得出了左手介质椭圆光波导本征方程的近似解,通过数值计算,分析了椭圆波导偏心率、左手介质的电容率、磁导率对椭圆光波导基模传播特性的影响,并将左介质光波导与右手介质光波导基模特性进行对比,得出左手介质光波导的基模特性与右手介质光波导基模特性差别不大的结论.     

掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器噪音特性的数值模拟

利用由速率方程、有限元场分布、传输方程构建的综合理论模型,数值求解了掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器的噪音系数和正反向自发辐射功率.结果表明,随波导长度的增加,当增益开始下降时,噪音系数显著增加.同时显示了抽运功率和掺杂浓度对噪音系数的影响,比较了两种掺杂放大器的噪音系数,Yb-Er共掺比只掺Er的约小0.8 dB.     

任意两态叠加多模泛函叠加态光场的等幂次差压缩

构造了任意两态叠加多模泛函叠加态光场|ψ(2)f>q,利用多模辐射场广义非线性等幂次高次差压缩的一般理论,研究了态|ψ(2)f>q的广义磁场分量的非线性等幂次N次方差压缩特性.得到了一般理论结果,讨论了两种特殊两态叠加多模泛函叠加态光场的差压缩特性.结果表明:1)当qN为偶数时,第一类两态叠加多模泛函叠加态光场和虚相干两态叠加多模泛函叠加态光场都不出现广义磁场分量的非线性差压缩效应,也不处于N-j最小测不准态;2)当qN为奇数时,在一定条件下,任意两态叠加多模泛函叠加态光场中,广义磁场分量呈现出周期性变化的广义非线性N次方差压缩效应.     

A New Type of Terahertz Waveguides

A new type of THz waveguides, which employs a solid polyethylene rod as the core and polyethylene tubes in a periodic array of square lattice as the cladding, is proposed. Optical properties of this new THz waveguide, especially in dispersion, confinement loss and single mode property, are investigated in detail with the plane wave expansion method and the beam propagation method. Numerical results demonstrate that the new THz waveguide can reach not only low dispersion but also low confinement loss at single mode propagation. Therefore, the square lattice structure is a better candidate as THz waveguides than the triangular ones.