1 江南大学理学院，江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心，江苏 无锡 214122
3 光电对抗测试评估技术重点实验室，河南 洛阳 471003
热晕效应是影响高功率激光光束质量的重要因素之一，对这一效应进行合理的仿真，有利于高能激光的应用。针对目前模拟高能激光热晕效应的微扰法、积分法和相位屏法适用条件不清晰的问题，对三种数值模拟方法进行了系统的对比，并结合实验数据确定了每种方法最为合适的适用范围：广义畸变参数N<3时，选用积分法；3<N<4.8时，选用微扰法；N>4.8时，选用相位屏法。此外，利用可编程的液晶空间光调制器实现了热晕相位畸变的实验室模拟，得到的实验室模拟结果与数值仿真结果高度吻合。合理的数值模拟及实验室模拟对于强激光的实际应用具有重要的参考价值。
激光光学 热晕效应 高能激光 微扰法 积分法 相位屏法
强激光与粒子束
2021, 33(2): 024002
华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
针对谐振腔传感器内壁水膜和盐垢会降低湿度测量精度的问题, 文章提出一种用于测量圆柱腔内壁介质薄膜厚度的方法。此方法基于介质微扰法的原理, 使用双曲余弦开缝形谐振腔作为传感器, 工作于TE111模式来测量介质薄膜厚度。以水膜为例, 理论推导了谐振腔水膜厚度与谐振频率的关系, 并通过仿真分析了TE111模式准确测量水膜的可行性; 采用矢量场方程的方法建立了TE111模式下谐振腔端面电流密度分布线的数学模型, 并设计了双曲余弦开缝形谐振腔传感器。仿真结果表明: 该谐振腔的电磁特性、辐射特性和流动特性均良好, 电磁泄露率基本为0, 取样误差为-1.25%, 符合设计要求; 可准确测量水膜、盐垢、油膜和污垢等介质薄膜的厚度, 且它们的膜厚均与谐振频率偏移量呈线性关系, 与理论相符。
介质微扰法 圆柱形谐振腔 介质薄膜厚度 水膜厚度 TE111模式 dielectric perturbation method cylindrical resonator dielectric film thickness water film thickness TE111 mode
华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
介电常数是表征材料介电特性的物理量, 随着微波电介质在航空器、船舶及车辆和通信等领域的广泛应用, 介电常数的精确测量成为人们研究的一个重要内容。为了提高介电常数的测量精度, 文章首先提出一种加载六边形互补开口谐振环(CSRR)的微波无损平面传感器。将六边形CSRR微带谐振器与传统的四边形CSRR微带谐振器进行对比, 分析结果表明, 六边形CSRR较四边形CSRR微带谐振器具有较高的灵敏度, 且品质因数也有一定的提高。然后, 研究了六边形CSRR微带谐振器谐振频率的变化与介电常数的相互作用规律, 仿真结果表明, 当待测样品的介电常数变大时, 其谐振频率变小, 且谐振频率的负二次方与介电常数呈线性关系; 将仿真数据进行数据拟合得到介电常数与谐振频率之间的解析式, 验证了通过测量加载待测样品时传感器的谐振频率实现对待测样品介电常数测量的可能性, 对以后的工程设计具有重要的参考价值。
介电常数 六边形CSRR 微扰法 谐振频率 dielectric constant hexagonal CSRR perturbation method resonant frequency
北京真空电子技术研究所 微波电真空器件国家重点实验室，北京 100015
为研究螺旋波纹波导的色散曲线特性，利用阻抗微扰法对螺旋波纹波导色散方程进行求解，并分析了波导尺寸的变化对色散特性的影响。针对目前采用谐振法仿真色散曲线时存在模式分割以及谐振点的选取问题，利用行波法(不属于波纹波导理论体系下的新方法)对不同频率下的色散值进行仿真求解。研究结果表明，基于行波法仿真得到的色散曲线与由Matlab计算得到的理论色散曲线吻合度好，计算过程不涉及波纹波导理论体系下谐振点的选取问题，相比传统的谐振法，整个仿真计算过程更简洁。
螺旋波纹波导 阻抗微扰法 行波法 色散曲线 spiral waveguide impedance perturbation method traveling wave method dispersion curves 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 8
1 中国科学院 高能物理研究所, 粒子加速物理与技术重点实验室, 北京 100049
2 中国科学院大学, 北京 100049
Hybrid聚束器是一种同时包含驻波和行波电磁场的新型聚束器。为对其电场分布进行测量, 针对此种复杂电场分布的特点, 基于非谐振微扰原理, 研制了一套能够灵活简便操作、具有较高精度的场分布测量平台, 并使用该平台对Hybrid聚束器进行了场分布测量和调配。最终, 经过多次测量与调配, Hybrid聚束器的实际冷测微波性能与模拟计算结果符合较好, 轴向电场幅值平坦度显著提高, 各加速单元间的腔间相移明显改善, 使其满足设计要求。
Hybrid聚束器 谐振微扰法 非谐振微扰法 场分布测量与调配 hybrid buncher resonant perturbation measurement non-resonant perturbation measurement field distribution measurement and tuning 强激光与粒子束
2017, 29(6): 065104
1 桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院, 桂林 541004
2 桂林电子科技大学 广西信息科学实验中心, 桂林 541004
3 桂林电子科技大学 广西自动检测技术与仪器重点实验室, 桂林 541004
为了优化设计基于光学差分参量放大的布里渊光时域分析抽运的脉冲编码形式以及斯托克斯光与反斯托克斯光脉宽差, 采用微扰法和小信号近似法, 获得了探测光与斯托克斯光脉冲、反斯托克斯光脉冲在较小作用区域内的脉冲响应, 对其性能进行了理论分析与数值验证。结果表明,π相位斯托克斯光脉冲可有效压缩布里渊增益谱宽, 提高布里渊信号信噪比; 当斯托克斯光与反斯托克斯光传感脉冲脉宽差为8ns时, 探测光布里渊增益最大。这一结果对进一步分析基于光学差分参量放大的布里渊光时域分析系统性能以及开展相关实验研究是有帮助的。
光纤光学 优化设计 微扰法与小信号近似法 布里渊光时域分析 fiber optics optimization design perturbation method and small signal approximation Brillouin optical time-domain analysis
华北电力大学电子与通信工程系, 河北保定 071003
本文研究了布里渊回波分布式光纤传感系统的原理, 采用微扰法推导了瞬态受激布里渊散射(SBS)耦合波方程组, 求得了 SBS作用的瞬态解。利用 Matlab仿真研究了不同脉冲调制的布里渊光时域分析(BOTDA)系统中 SBS过程的布里渊增益曲线, 并对传感系统的三维增益谱进行了仿真与分析, 结果表明基于亮脉冲调制、暗脉冲调制、π-相位脉冲调制的 BOTDA系统具有高的布里渊增益和窄的布里渊线宽, 同时能够实现高的空间分辨率, 其中π-相位脉冲调制时可获得最大的布里渊增益。
布里渊回波 SBS耦合波方程组 微扰法 π-相位脉冲调制 Brillouin echo SBS coupled wave equation perturbation method π-phase pulse modulation
1 西北大学物理系,陕西 西安 710069
2 西北大学信息科学与技术学院,陕西 西安 710069
用微扰法从理论上计算了外加交变电场的光折变晶体中屏蔽明孤子的自偏转特性，在 外加交变电场的有效电场方向与晶轴方向一致的情况下，晶体中形成屏蔽明孤子，其自偏转方向偏向晶轴反方向， 并且孤子中心的偏转轨迹为一抛物线，当传播距离为一定值时，其偏转距离与外加交变电场值的三次方、光强调制度分别成正比， 当孤子中心光强与暗辐射强度的比值为10时，光孤子的偏转距离最大。伴随自偏转的同时，光孤子中心的空间频率随着传播距离由低频向高频线性移动， 导致光孤子的横截面振幅分布发生了变化，偏转方向的曲线斜率变大，反方向的曲线变得平坦。
非线性光学 自偏转 微扰法 屏蔽明孤子 交变电场 nonlinear optics self-deflection perturbation method screening bright soliton alternating electric field
吉首大学 物理科学与信息工程学院,湖南 吉首 416000
用微扰的方法计算了一个外加周期驱动激光场所组成的,两离子系统质心量子态跃迁几率的解析表达式.以两Ca+作为囚禁离子，模拟出了在弱场的作用下声子态跃迁几率随激光束频偏和相互作用时间变化的分布图形.结果表明:随着外加周期驱动激光场的频率和相互作用时间的调节，系统质心量子态随时间周期性的坍塌与复原；在频偏范围0.85×107~1.2×107 Hz内，质心量子态跃迁几率最高能达到0.97，操控周期最长为0.6×10-6 s，从理论上质心量子态操控周期有很大的缩短；若频偏值大于1.2×107 Hz时，质心量子态跃迁几率约为0.49，激光不能有效控制质心量子态的跃迁.所得结论对实现两比特量子逻辑门等实验研究有一定的参考意义.
跃迁几率 微扰法 几率分布 离子阱 Transition probability Perturbation method Probability distribution Ion trap
