固态热容激光器3维瞬态热畸变模拟分析

根据固态热容激光器的动态工作特性,考虑热力学参数与温度的关系,采用3维有限差分方法模拟分析了薄片热容激光器的3维温度和热应力分布随时间的变化关系。计算了热容激光器的热畸变和退偏损耗随时间的动态变化规律,并与采用连续水冷却方式工作的圆棒激光器的热畸变特性做了比较。模拟结果显示,形变是引起波前相位畸变的主要因素,退偏损耗随泵浦时间增加和泵浦功率增大而非线性增大。     

氧碘化学激光器直线分段扩开型扩压器实验研究

研究了不同几何外形参数对直线分段扩开型氧碘化学激光器(COIL)扩压器性能的影响,实验结果表明：光腔上下壁扩开全角8°时,选取4°超扩段扩散角可获得较好的压力恢复和隔离光腔流场的能力;超扩段增加2 mm竖隔板可降低光腔后部壁面静压,且截止反压提高约12%;在相同腔压下,10°截角唇口的截止反压比直角唇口和1/4圆弧唇口截止反压高出约7.6%;超扩段入口四壁增加人工粗糙带能明显改善光腔壁面静压的分布,并有效提高扩压器效率。     

Yb:YAG薄片激光器多通泵浦耦合系统设计与实验

介绍了基于Yb:YAG薄片的16通泵浦耦合系统的设计方法,建立了泵浦系统的模型,对模型进行了模拟。以16通泵浦耦合系统为基础,通过微通道冷却,利用国产单片直径10 mm、厚度为250 μm、掺杂原子分数为10% 的Yb:YAG薄片进行了实验研究。在泵浦功率为69.5 W时,采用曲率半径为－800 mm的输出镜,获得了27 W的1 030 nm连续激光输出,光光转换效率为38.8%;采用曲率半径为－2 000 mm的输出镜,获得了18.65 W的1 030 nm连续激光输出,光束质量平分因子小于等于1.1,光光转换效率为26.8%。     

ICF中子发射时间诊断

对ICF中子发射时间的诊断技术进行了研究,研制了基于快闪烁体和微通道板式光电倍增管的中子发射时间探测器。在某大型激光原型装置上进行了中子发射时间的实验测量,成功获得多发实验的中子发射时间与打靶激光脉冲的时间及中子发射时间之间的关系。实验结果表明：中子发射时间探测器对DT中子和DD中子都能够响应,中子产额测量下限达到107,时间测量不确定度小于20 ps;CH烧蚀层越厚,中子发射时间越长。     

连续波腔衰荡光谱系统的电路设计与应用

为实现连续波腔衰荡光谱系统的工程化,设计了一套集信号调理、高速采样及数据处理为一体的高集成度数字信号处理(DSP)系统。该系统被用于取代常规连续波腔衰荡光谱系统中由高速数据采集卡及计算机组成的腔衰荡信号测试系统,完成对腔衰荡信号的获取与拟合。该系统最高能实现16 bits/80 MHz的信号采样,并能准确地由腔衰荡信号反演出腔衰荡时间。实验结果表明：结合现有的光反馈式连续波腔衰荡光谱系统,该系统能实现等噪声测量灵敏度为1.0×10-8 cm-1的吸收光谱测量,其重复测量精度可达3‰。     

6.2 W外腔和频589 nm黄光激光器

报道了一台800 Hz,6.2 W外腔和频的589 nm黄光激光器。基频激光器均采用双棒串接平平对称腔,增益介质为Nd：YAG晶体,采用声光调Q方式分别获得11.1 W的1 064 nm激光和12.6 W的1 319 nm激光。和频晶体采用三硼酸锂（LBO）,尺寸为4 mm×4 mm×30 mm,采用Ⅰ类非临界相位匹配。将两束激光通过分光镜合束,聚集后注入LBO晶体,获得589 nm黄光最大输出功率为6.2 W,脉宽为50 ns,和频效率26.2%。x方向和y方向的光束质量平方因子分别为3.20和3.61。     

化学激光器燃烧室两步反应法的实验研究

在环柱型增益发生器实验系统燃烧室的设计中,将主稀释剂He从两个不同的区域注入燃烧室,其中一部分与D2预混以后通过D2喷注孔注入,另一部分通过主喷管叶片后端的后向喷注孔注入。讨论了不同区域的主稀释剂流量的变化对激光器特性的影响。实验结果表明：后He流量改变时,激光器的功率变化及点火稳定性等明显优于前He流量改变的情况。若要增加主稀释剂比例,应优先考虑调整后He。     

环境磁学

当我们去旅游时,江西是红色之旅的重要省份。江西被称为红土地,一方面它是我国著名的革命老区,另外一方面该省地表大面积分布着外观为红色的土壤(称为红壤),红色的由来与红壤中含有的赤铁矿有关。近几年媒体报道的有人在黄河郑州段泥沙中非法淘铁,利用磁铁吸取的黑砂,则含有大量的磁铁矿。在我们的周围,上述与铁有关的物质不胜枚举,之所以如此,是因为铁是地壳中丰度第四的元素,它在环境中广泛存在。以磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、磁黄铁矿、胶黄铁矿等为代表的含铁的氧化物、硫化物,从磁学的观点,属于磁性较强的亚铁磁性物质以及具有高矫顽力的反铁磁性物质,可以较为容易地被磁学方法加以检测,因此地球科学工作者就把采集到的湖泊、海洋、河流沉积物以及土壤、岩石、大气悬浮颗粒物等物质,在野外或实验室内人为施加以磁场,观察这些物质表现出的宏观磁学性质,获得这些物质中所含的磁性矿物的类型、含量和颗粒大小等信息。样品的磁学特征一定程度上反映了物质来源、搬运过程、岩石风化成土过程、成岩作用、人类活动等综合信息,因而具有环境指示意义。环境磁学即是一门以磁性测量为核心手段、磁性矿物为载体,通过分析物质的磁性矿物组合和特征,以揭示不同时空尺度的环境作用、环境过程和环境问题的边缘学科。     

美首次用微波让两个离子发生量子纠缠

美国科学家首次用微波替代常用的激光束,让两个独立的离子(带电原子)发生量子纠缠,这表明,智能手机中采用的微型化商用微波技术可取代量子计算机要求的房间大小的“激光器阵列”,这将大大减小量子计算机的“块头”。最新研究发表在8 月11日出版的《自然》杂志上。
量子计算机主要利用量子物理学的“奇异”规则来解决某些问题,量子纠缠对量子计算机的信息传输和纠错至关重要。离子可作为量子位(量子计算机中的最小信息单位)来存储信息。尽管包括超导电路(人造原子)等在内的量子位的其他“候选者”也能被微波在芯片上操作,但实验表明,离子量子位的表现更好,因为当粒子数量增加时,对离子进行控制的精确度更高且信息损失更少。
量子纠缠是多个粒子联动的状态,到目前为止制出量子纠缠需要高功率激光等大型装置。而微波作为无线通信的载体,同复杂且昂贵的激光源相比,微波元件更容易扩展和升级,以便科学家制造出利用成千上万个离子进行量子计算和模拟的实用设备。
此前,科学家们已成功使用微波实现了对单个离子的操控。现在,美国的科研人员首次借用微波让单个镁离子的“自旋”发生旋转并让一对离子自旋发生了纠缠。参与研究的迪特里希·莱布弗里得称,这是一套常见的量子逻辑操作,旋转和纠缠可按顺序组合以执行量子力学许可的任何计算。
在实验中,两个离子被电磁场“扣住”并在一个由镀在氮化铝衬底上的金电极组成的离子陷阱芯片上盘旋。有些电极会被激活,在离子周围制造出频率介于1GHz 到2GHz 之间、振动的微波辐射脉冲,微波产生了让离子自旋发生旋转的磁场。离子自旋能被看作是指向不同方向的细小条形磁铁,这些磁铁的方向是一种量子属性,可用来表达信息。
使用微波减少了因激光束指向、能量以及被离子诱导的激光器自发发射的不稳定所导致的错误。然而,科学家们仍然需要改进微波操作才能使实际的量子计算或量子模拟成为可能。在实验中,76%的时间发生了量子纠缠,超过了定义量子属性发生所要求的50%这个最低值,但仍然无法与由激光器操作离子达到的最高值99.3%相抗衡。
莱布弗里得表示：“最终,一台中等大小的量子计算机或许看起来由一部智能手机与激光笔一样的设备结合在一起形成,复杂的量子计算机可能和普通台式机一样大。”
摘自中科院高能所《科研动态快报》2011-8     

带着激情、精确和耐心的奋进号——丁肇中先生谈Alpha 磁谱仪

Alpha 磁谱仪(AMS)于2011 年5 月20 日在美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心由奋进号航天飞机发射升空。发射前,在肯尼迪航天中心的报告厅举行的新闻发布会上,AMS 的首席科学家丁肇中先生对听众作了简单的情况介绍。他的实验马上要由奋进号航天飞机发射升空,然后,安装在国际空间站(International Space Station, ISS)上。丁肇中先生说:“到目前为止,人类对宇宙的认识大都来自可见光的测量。除可见光之外,还有带电粒子,但人类很少利用带电粒子来研究宇宙。”“AMS 探测器是人类第一个直接在宇宙空间探测宇宙线中的带电粒子的探测器。人类第一次将带有磁铁的探测器发射到宇宙空间中。这个探测器将工作20 年,也就是与国际空间站的寿命相同。这是在宇宙空间工作的唯一的基本科学实验。”