非傍轴平顶高斯光束M2因子两种定义的比较研究

基于功率密度的二阶矩方法,推导出了非傍轴平顶高斯(FG)光束束宽和远场发散角的解析表达式·研究表明,当w0/λ→0时,远场发散角趋于渐近值θmax=63.435°,与阶数无关·使用非傍轴高斯光束代替傍轴高斯光束作为理想光束,研究了非傍轴FG光束的M2因子,并与传统定义的M2因子作了比较·在非傍轴范畴,非傍轴FG光束的M2因子不仅与阶数N有关,而且与w0/λ有关·按照定义,当w0/λ→0时,非傍轴FG光束的M2因子不等于0,对阶数N=1,2,3时,M2因子分别趋于0.913,0.882和0.886·当N→∞时,M2因子取最小值M2min=0.816·     

非傍轴平顶高斯光束M2因子两种定义的比较研究

基于功率密度的二阶矩方法，推导出了非傍轴平顶高斯(FG)光束束宽和远场发散角的解析表达式.研究表明，当w0/λ→0时，远场发散角趋于渐近值θmax=63.435°，与阶数无关.使用非傍轴高斯光束代替傍轴高斯光束作为理想光束，研究了非傍轴FG光束的M2因子，并与传统定义的M2因子作了比较.在非傍轴范畴，非傍轴FG光束的M2因子不仅与阶数N有关，而且与w0/λ有关.按照定义，当w0/λ→0时，非傍轴FG光束的M2因子不等于0，对阶数N=1, 2, 3时，M2因子分别趋于0.913,0.882和0.886.当N→∞时，M2因子取最小值M2min=0.816.     

低功率密度激光驱动的类镍钽X射线激光

“水窗”附近的X射线激光对于生物全息和成像方面的研究有着独特的优点和价值，因此倍受重视。特别是波长位于“水窗”外沿的4．48nm的类镍钽X射线激光更是进行生物全息研究最合适的工具之一。但是，波长越短的激光，其产生的条件也就越苛刻。一般只有采用非常大规模的激光装置才有可能获得一定强度的输出。对于类镍钽X射线激光来说，20世纪90年代，LLNL利用数千焦耳能量的激光驱动，获得了GL≈8的输出；2002年，在“神光”-Ⅱ激光装置上利用基频、倍频联合驱动的方式，以不足400J的驱动激光，获得了GL≈5．5的好结果。但是要以同样方式获得更好的结果，却受到了器件的限制。     

大功率激光制备a-C和a-C∶H类金刚石膜的光学性能研究

采用大功率高重复频率准分子激光溅射热解石墨靶制备了类金刚石碳膜, 研究了实验条件对类金刚石膜光学性能的影响, 发现氢可以提高膜中sp3键的含量和膜的光学透过率. 在实验参数范围内, 膜的光学性能随着氢压的增加而提高. 根据类金刚石膜的反应沉积机理对上述结果进行了分析、解释.     

基于解析法的超导发电机磁场分析与结构优化

混合型高温超导发电机采用高温超导带材作励磁材料,结构上与传统电机有较大的不同,设计方法也不尽相同.本文基于傅里叶变换将超导发电机的励磁集中绕组等效为沿转子圆周正弦分布的激励源,建立了超导发电机磁场分析模型.对电机气隙磁场分布进行了求解,并分析了不同绕组张角时气隙磁密波形中的谐波含量.通过参数化分析,研究了不同环境屏、转子的尺寸对电机功率密度的影响.采用有限元法对磁场求解结果进行了验证,结果一致性较好.研究结果表明,励磁绕组张角会对电机气隙磁密波形产生影响,合理设置超导发电机环境屏及转子结构,可以提高超导发动机的功率密度.     

低压供热涂层材料制备及热性能研究

低压供热技术具有安全系数高和节能降耗等优势,因而成为石化稠油长输管线、风力发电叶片冬季防覆冰和室内供暖等领域的研究热点之一。本文制备了一系列低压供热涂层材料,研究不同碳功能填料对涂层发热速率、发热功率及最高发热温度的影响规律,并揭示石墨烯和碳纤维对提升涂层材料热性能的协同作用。其中石墨烯纳米片的还原程度对材料热性能具有重要影响,降低其表面官能团密度对提升涂层供热特性具有促进作用,但是官能团密度过低会导致石墨烯纳米片的团聚现象,引起涂层发热不均匀。加入适量碳纤维可以提高石墨烯的均匀分散性,提升发热速率。优化石墨烯纳米片和碳纤维的比例后,采用24V电压驱动时,涂层材料的发热速率达到7.1℃·s^-1,功率密度为800W·m^-2,最高发热温度为124℃。     

激光辐照VO2薄膜温度场分布及透射特性研究

为了探究VO₂薄膜受激光辐照的温度场分布,以及1 064 nm激光直接辐照100 s内至相变的激光功率密度阈值,并比较近红外和中红外波段透过率调制特性差异。首先基于COMSOL建立了薄膜受激光辐照的模型并进行了温度场仿真,然后分别测试了薄膜正反面被不同功率密度的1 064 nm激光辐照100 s内激光透过率随时间响应特性。实验中的VO₂薄膜利用分子束外延法在Al₂O₃基底上制备得到。仿真结果表明,激光功率密度为25 W·mm^-2时,50 nm厚薄膜在被辐照1 ms时间内即达到相变温度。经激光辐照实验发现:50 nm厚的VO₂薄膜正反面受1 064 nm激光直接辐照100 s内至相变的功率密度阈值分别为4.1 W·mm^-2和5.39 W·mm^-2。30 nm厚VO₂薄膜对1 064 nmn激光的透过率调制深度约为13%,对3 459 nm激光透过率调制深度约62%,说明VO₂薄膜对近红外透过率调制特性不明显。     

“天光一号”平滑化角多路系统的建立

 采用诱导空间非相干（FEISI）的平滑方法结合传递傅里叶面的技术，建立了一套平滑化六束角多路系统。该系统输出总能量158 J，能量稳定度约4％，输出脉冲宽度25 ns，靶面有效焦斑直径400 μm，焦斑均匀性1.6％，激光功率密度3.7×10¹² W/cm²。