1 延安大学 物理与电子信息学院, 陕西 延安 716000
2 复旦大学 电磁波信息科学教育部重点实验室, 上海 200433
3 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
采用土水混合物介电常数的Topp方程模型表示大地土壤的介电特性，应用带限Weierstrass-Mandelbrot分形粗糙面模型和Monte Carlo方法模拟大地土壤表面，运用矩量法研究了带限分形大地土壤表面与部分埋藏矩形截面柱复合模型的电磁散射，得出了复合散射系数的角分布曲线; 计算了复合散射系数随带限分形大地土壤表面分维、空间基频、高度起伏均方根、土壤含水率、矩形截面柱几何参数、埋藏深度、倾角、入射波频率等的变化情况，并做了详细分析与讨论; 结果表明，土壤表面分维等参数对复合散射系数的影响是非常复杂的，镜像附近的角分布曲线具有明显的分形特征。
矩量法 复合散射 带限Weierstrass-Mandelbrot分形 大地土壤表面 矩形截面柱 method of moment composite electromagnetic scattering band limited Weierstrass-Mandelbrot fractal earth soil surface column with rectangular cross-section 强激光与粒子束
2017, 29(2): 023201
1 中国科学院 电子学研究所 高功率微波源与技术重点实验室， 北京 100190
2 中国科学院 研究生院， 北京 100049
分析了矩形截面切伦柯夫脉塞周期金属慢波结构的色散特性，以及结构参数的变化对色散曲线的影响。为避免慢波结构两端突变引起的反射振荡，采用等效电路法分析了用于连接光滑波导和慢波结构的渐变段。将线性形、两段形和指数形的渐变段进行了比较。指数形渐变段末端的功率反射系数最小, 并且整体的变化最平缓， 因此可将其作为实现慢波与快波间转换的较优选择。分析了频率和实际加工误差对指数形渐变段功率反射系数的影响: 在频率较小时，功率反射系数也较小;固定频率下,较小的加工误差能使交界处功率反射系数的变化较平缓。在此基础上设计了一个功率反射系数小于0.01的指数渐变段，实现了工作模式和快波模式之间的良好匹配。与耦合模理论分析方法相比，等效电路方法更为简洁，二者结果相符合。
矩形截面 切伦柯夫脉塞 慢波结构 色散关系 渐变段 rectangular cross-section Cerenkov maser slow-wave structure dispersion relation taper
1 西安建筑科技大学 理学院,西安 710055
2 石河子大学 师范学院 生态物理重点实验室/物理系,新疆 832003
以各向异性半解析热分析理论为基础，研究矩形横截面Nd∶YVO4激光晶体在有第三类热边界条件工作时，激光晶体温度场分布和晶体抽运面热形变分布.通过激光晶体工作特点分析，建立符合激光晶体工作状态的热模型.利用各向异性介质热传导方程的半解析求解方法，得出了矩形截面Nd∶YVO4晶体的温度场、端面热形变场的通解表达式.研究结果表明：当使用输出功率为15 W半导体激光器端面中心入射Nd∶YVO4晶体（晶体掺钕离子质量分数为0.5%）时，在抽运端面中心获得499.5 K最高温度和0.99 μm最大热形变量.和将第三类热边界条件近似为第二类热边界条件的通用做法相比更准确.这种方法可以应用到其它激光晶体热问题研究中，为有效解决激光系统热问题提供了理论依据.
激光物理 Nd∶YVO4激光器热分析 矩形截面 第三类热边界条件 各向异性 Laser physics Nd∶YVO4 laser thermal analysis Rectangular section Third thermal boundary condition Aeolotropy
西安建筑科技大学 理学院 物理系，西安 710055
为了研究方形激光晶体Nd∶GdVO4在超高斯泵浦光分布下的热效应，采用半解析的分析方法，进行了理论分析和实验验证.结果表明：当使用输出功率为15 W的半导体激光器端面中心入射时，在抽运端面中心获得1.38 μm最大热形变量（超高斯阶次为2时）和220 mm的热焦距（超高斯阶次为5时）.
激光光学 激光晶体 矩形截面 温度场 热形变场 超高斯分布 Laser optics Laser crystal Temperature field Thermal effects Thermal distortion field Super-Gaussian
西安建筑科技大学,理学院,陕西,西安,710055
以解析各向异性分析理论为基础,研究了在矩形横截面Nd∶YVO4激光晶体受到超高斯分布LD端面抽运时,激光晶体的温度场分布和抽运面热形变分布.通过分析激光晶体工作特点,考虑了激光分布和激光光束半径变化,建立了符合激光晶体工作状态的热模型.利用各向异性介质热传导方程的一种新求解方法,得出了矩形截面Nd∶YVO4晶体的温度场、端面热形变场的通解表达式.研究结果表明:当使用输出功率为15 W的半导体激光器(超高斯阶次为1)从端面中心入射Nd∶YVO4晶体(晶体掺钕离子质量分数为0.5%)时,在抽运端面中心获得了243.8 ℃最高温升和1.99 μm最大热形变量,与实验结果一致.这种方法可以应用到其它激光晶体热问题研究中,为有效解决激光系统热问题提供了理论依据.
激光物理 Nd:YVO4激光器 热分析 超高斯分布 矩形截面 各向异性
山东师范大学物理与电子科学学院,济南 250014
研究了激光二极管(LD)端面高功率偏心抽运矩形截面激光晶体引起的热效应，提出偏心抽运矩形截面偏心度(ERS)的定义。通过求解周边恒温冷却Nd:GdYVO4激光晶体泊松热传导方程，得出了偏心度对晶体内部温度场的影响，以及温度梯度场的分布。研究表明：与中心抽运相比，偏心抽运时，激光晶体端面的最高温度有所降低，但温度梯度最高值升高，热畸变严重。
激光器 泊松方程 端面抽运 矩形截面偏心度 温度梯度
1 西安建筑科技大学理学院,西安,710055
2 西北大学光子学与光子技术研究所,西北大学光电子技术省级重点开放实验室,西安,710069
3 西安交通大学电子与信息工程学院,西安,710049
利用新的解析热分析方法得出了矩形截面非线性晶体在TEM00模式辐射下产生的温度场计算表达式,分析了影响非线性晶体内部温度场分布的各种因素,对比分析了矩形截面和近似圆形截面时所存在的差异及产生的原因.得出的结论为后续研究由于温升引起的位相失配等系列问题提供了理论基础,同时对于提高DPSSL系统输出功率具有指导意义.
矩形截面 非线性光学晶体 解析热分析方法 TEM00模式 温度场分布 Rectangular section Nonlinear optical crystal Analytical thermal analysis method TEM_ （00） mode Temperature field distribution
1 西安建筑科技大学理学院,陕西 西安 710055
2 西北大学光子学与光子技术研究所,西北大学光电子省级重点开放实验室,陕西 西安 710069
3 黄河集团有限公司,陕西 西安 710043
以解析分析理论为基础,研究矩形横截面Nd∶GdVO4晶体受到具有高斯分布的端面中心入射时,激光晶体温度场分布情况和晶体抽运面热形变分布情况。通过对半导体激光端面入射Nd∶GdVO4激光晶体工作特点分析,建立了符合激光晶体工作状态的热模型,利用热传导方程(泊松方程)的一种新求解方法,得出了矩形截面Nd∶GdVO4晶体的温度场分布和端面热形变场通解表达式,同时对影响激光晶体温度场分布的各种因素进行了定量研究。研究结果表明,当使用输出功率为15 W的半导体激光器端面中心入射Nd∶GdVO4晶体(晶体掺钕离子原子数分数为1.2%)时,在抽运端面中心获得189.0 ℃最高温升和1.37 μm最大热形变量。这种方法还可以应用到其他激光晶体热问题研究中。
激光物理 Nd∶GdVO4激光器热效应 解析理论 矩形截面 温度场 热形变场
