基于矢量非傍轴非线性Schrödinger方程,利用调制理论研究了光束的自聚焦特性,比较了非零电场散度项和非傍轴项在消除自聚焦崩塌方面的贡献.结果表明,引入两项之一都可使光束聚焦到一有限宽度后开始散焦,然后又自聚焦,如此作聚焦-散焦的周期性循环.但是,在光束自聚焦点附近,非零电场散度项的作用要强于非傍轴项.

提出了利用天线测量系统和微波网络分析仪测量电子系统内部指定负载的接收截面的方法.作为例子,对一电路板特定节点的微波接收截面进行了测量,得到了节点上器件的接收截面A_r和节点最大接收截面A_r-max(负载与节点处电路板的辐射阻抗共轭匹配).测量结果表明,接收截面随着入射场的频率变化波动很大,微波相干效应十分明显.接收截面A_r与节点处电路板的辐射阻抗和负载阻抗有关,但最大接收截面A_r-max与负载阻抗无关,为电路板特定点的功率耦合提供了一个上限.

介绍光阴极RF腔注入器中的驱动激光器,采用二极管泵浦的自锁模激光器,通过锁相,使输出激光脉冲的时间抖动小于2ps,实现激光脉冲同微波相位之间的严格同步,在实验上获得流强70A、能量2MeV、亮度4.4×10¹¹A(m^2.rad²)的电子束.

采用保角变换法推导了直流清洗电极电场的计算公式,分析和研究了合肥光源直流清洗电极电场对束流参数的影响.例如,直流清洗电场存在垂直方向的二极分量将引起闭轨变化,四极分量将产生工作点偏移,六极分量会产生附加校正色品.并给出了一些测量结果.

在工业辐照电子直线加速器中,电流发生器是电子束扫描设备中的重要部分,可控式电流反馈-电流镜产生扫描电流是一种新方法,其电流波形可被扫描均匀度指标修正,不仅可以得到良好的电子束扫描均匀度,而且还可以提高均匀扫描的速度.

用20～34keV能量的电子束轰击锆靶,从而测得锆元素的K壳层电离截面.这些数据是国际上首次报道.在实验中采用电子输运双群模型修正了由厚衬底产生的反射电子对计数的影响.同时用蒙特-卡罗EGS4程序计算了电子在质量厚度为24.3μgcm²的锆靶中的平均路径长度.

天光一号预放大器是φ12cm口径的电子束双向泵浦KrF激光双程放大器.通过调整二极管阴阳极间距,获得了从Marx发生器到二极管的最大能量传输效率和较小的后脉冲.研究了不同阳极材料和气室中不同气压下,电子束在气室中的能量沉积以及阳极膜和压力膜的寿命,并分析了膜损伤原因,将预放大器的实验条件进行优化,使预放大器能长期稳定地工作.

用多群蒙特卡罗方法对快中子核裂变系统进行了临界计算.有效增殖因子k_eff的计算值与实验结果符合.计算所得中子通量密度的空间分布在球形裂变系统中随半径增大单调下降.中子通量密度的能量分布在由高浓缩铀组成的活性区内呈单一能量极大值,其对应能量对于裸球核裂变系统和具有反射层裂变系统分别为0.35MeV和0.25MeV,而在由天然铀组成的反射层中在0.1MeV附近出现能量双峰.由通量密度所得中子能谱在无反射层球形裂变系统中随半径增加变硬,在有反射层球形裂变系统中随半径增加变软.

当X射线射入不同材料组成的界面时,在低牂材料的一侧将产生剂量增强.介绍了界面剂量增强效应的基本原理,并用MCNP蒙特-卡罗程序计算了钨-二氧化硅、钽-二氧化硅界面的剂量增强因子.计算结果表明在X射线能量为100～150keV时,界面附近二氧化硅一侧存在较大的剂量增强.

基于一维应力松弛模型和粘弹性本构关系,对1.06μm连续激光照射下K9玻璃板中的温升和应力作了计算,结果表明,由于应力松弛效应,激光停照后的冷却过程中产生的残余拉伸应力可达到玻璃的拉伸断裂强度阈值,而激光加热期间的最大压缩应力却小于压缩断裂强度要求.对3mm厚的K9玻璃板,由应力松弛引起破坏所要求的激光参数为946kWcm²作用0.2s,因而应力松弛可能为1.06μm连续激光大光斑照射下K9玻璃窗口损伤的主要模式.

激光测风雷达通过多普勒频移来确定激光束视线方向上的大气风场的速度矢量,由这些测得的矢量可反演大气风场群速的速度矢量.讨论利用单一LDV系统,激光束的扫描方式采用圆锥扫描,在扫描圆锥的垂直截面上取四个正交点上的多普勒风速矢量.通过这四个矢量,利用空间解析几何的知识,最终推导出观测视场上风场的水平和垂直方向的矢量分量.

用稳态二维传热方程对射流式单重态氧发生器(简称JSOG)中BHP(basichydrogenperoxide)溶液表面温度分布进行了理论推导和分析,获得物理意义鲜明的解析结果.并对JSOG气流中的水蒸汽含量与BHP溶液表面温度以及其它因素的依赖关系进行了初步的定性分析.

采用反应蒸镀法镀制了单层HfO₂薄膜,观察了薄膜表面主要的微结构缺陷,研究了基片清洗工艺对薄膜损伤阈值的影响.测量了薄膜沉积前后表面粗糙度变化.结果表明：沉积工艺可以改变粗糙度,并对薄膜抗激光损伤能力有较大的影响.

介绍了两种不同的波前重构算法及基本原理,并给出了实用的重构算法公式.通过用哈特曼小孔阵列板代替传统的哈特曼-沙克传感器的方法,对“星光II”10¹²W高功率激光器的波前相位进行了测量和重构,并对两种算法重构的相位进行了比较,得到了一致而令人满意的结果.

介绍一种新型毫米波准光学可调辐射源,它采用由面对称三反射镜准光学谐振腔和绕射光栅组成高频互作用系统,利用中等能量级的相对论带状电子注激励,产生频率可调的宽带毫米波、远红外波段的辐射.该方案的机理性实验已获得成功,其主要实验参数：电子注的能量为400～500kV,电压脉冲宽度70ns,同步脉冲磁场强度1.2T;磁场脉冲宽度10ms,带状电子注尺寸10nm×1nm;通过热测实验,成功地检测到3mm波段的高频信号,其峰值功率达到数十千瓦量级.

介绍了一种用以泵浦XeF(C-A)激光的横向表面放电辐射源,比较详细地研究了这种泵浦源的放电击穿特性、放电电流与充电电压及不同气体介质的关系、表面放电均匀性以及不同气体成分对表面放电辐射特性的影响.得到了放电击穿时间、放电峰值电流随充电电压、不同气体介质变化的曲线;分析了提高放电均匀性的途径,在电极长50cm、间距6cm、充电电压25kV条件下获得了均匀放电.获得了各种实验条件下放电辐射的光谱曲线;通过对辐射光谱的分析,研究了有利于光解离XeF₂的最佳实验条件,当)p_Ar∶)p_N2＝1∶1时,放电在远紫外波段产生的辐射最强.

由于自发辐射噪声的涨落,CO₂激光器的脉冲峰值强度与时间延迟密切相关.理论和实验研究发现,对于典型的CO₂激光器,在损耗调制情况下,当脉冲峰值出现在最低腔损耗-t₀之前时,初始自发辐射噪声越大,相对于阈值点的第一个渡跃时间-t_FP越小,对应的峰值强度越小;当脉冲峰值出现在最低腔损耗-t₀之后时,初始自发辐射噪声越大,相对于阈值点的第一个渡跃时间-t_FP越小,对应的峰值强度则越大.

以桶中功率及U值为光束质量评价参数,分析了环状球差透镜的球差系数、遮拦比等参数对超高斯光束光束质量的影响.研究表明,在几何焦面和实际焦面的桶中功率曲线是不同的,选用适当参数的负球差环状透镜,可获得比无球差环状透镜更高功率/能量集中度的光束.

第四代光源(X射线激光)是继第三代同步辐射光源以后,人们正在探索之中的新一代光源,它在亮度、相干性和时间结构上都大大优于第三代同步辐射光源.从目前发展的趋势来看,新一代的短脉冲、高亮度、可调的相干X射线光源将是基于自放大自发辐射原理的高增益自由电子激光(SASEFEL).综述了第四代光源的由来、它和SASE的关系以及它的优异特性、发展现状以及应用前景.

在“星光Ⅱ”激光装置上对Mg/Al混合材料埋点靶进行三倍频激光打靶实验,用空间分辨晶体谱仪测量靶材料发射的X光光谱,获取了示踪离子谱线实验数据.采用多组态Dirac-Fock方法计算所需原子参数,并在局域热动平衡条件下建立了双示踪离子谱线强度比随电子温度的变化关系.在此基础上由双示踪元素等电子谱线法确定了Mg/Al混合材料埋点靶激光等离子体电子温度空间分布.

使用R-矩阵方法,利用碰撞近似和密耦理论,计算了确定CIV2s ²S-2p²P⁰共振谱线的碰撞参数,并由此得到了在电子密度为10¹⁷cm^-3的条件下,共振谱线的线宽和线移随温度的变化关系.计算得到的线宽与半经典的理论计算值符合得比较好,但大约只有实验线宽的一半.

利用一维多群辐射输运程序,数值研究了平面Au靶入射流强度对再发射谱、再发射流、反照率及边界等效温度的影响.当入射流强度在(0.12-1.2)×10¹⁴Wcm²范围内,发射谱接近平衡谱,但在峰值附近谱形发生畸变.随着入射流强度降低,发射谱偏离平衡谱越来越大.分析表明,这与烧蚀深度和冕区光学厚度变小有关.还给出了在不同入射流强度情况下反照率及边界等效温度随时间变化规律和对吸收流及再发射流脉冲的分析.

CH薄膜的制备是埋点靶制备的关键技术之一,主要研究了钨丝辅助裂解制备CH薄膜的制备工艺.研究表明蒸发舟温度和衬底温度对沉积速率影响较大,而衬底距离对沉积速率影响较小;红外光谱和质谱分析表明薄膜的主要成分是聚对二甲苯.

对黑体谱脉冲X射线入射到系统材料上发射的光电子的行为及其准稳态成立的条件进行讨论,研究了系统电磁脉冲(SGEMP)边界层中光电子参数和电场的准稳态特性.给出的公式,可以方便地获得SGEMP边界层的主要参数,如电子密度、电子分布、表面电场及其分布等.最后给出了一个计算实例.

初步考虑了高频率与高功率的磁绝缘线振荡器的设计问题.用在阴极端头增加发射电流的办法,在C波段理论得到了1.16GW的微波输出功率.利用增加高次谐波的办法在X波段理论获得了270MW的输出功率.

从麦克斯韦方程组出发,运用电磁场的匹配条件,导出了双间隙谐振腔等效周期结构横磁模的色散关系及场分布表达式.然后通过数值计算,求出了双间隙谐振腔的谐振频率和场分布,并分析了谐振腔的结构尺寸对频率的影响,为C波段双间隙输出腔的设计提供了理论依据.

为更进一步提高注入器的性能,注入器使用的耦合器采用同轴对称耦合.给出了同轴对称耦合器的理论计算、具体设计以及实验情况.经过对模型耦合器多次微波传输测量调试以及对各个部位反射的细致分析,最后获得了较好的结果,证明了该耦合器的实用性和可行性.

用多极理论计算具有复杂几何形状、圆柱对称微波腔的谐振频率,推导出用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率的本征值方程.三个工程实例的计算结果表明,用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于复杂几何形状圆柱对称微波腔工程问题的设计与计算,多极理论是计算圆柱对称微波腔谐振频率的一种有效方法.

采用He-Ne激光,对穿过自由旋气动窗口的远场聚焦光斑进行图像采集和数据处理,研究气动窗口对透过其输出通道的激光束所带来的偏转和随机抖动现象,计算分析气动窗口对激光束发散特性的影响,定义和实验研究气动窗口的光束质量U因子.同时,分析讨论气动窗口对激光束远场聚焦光斑光强分布的影响,并提出气动窗口光束质量和气动窗口设计的进一步研究思路.

用二维全电磁PIC方法对具有渐变尺寸的磁绝缘线振荡器(MILO)进行了数值模拟.研究这种改进型的MILO装置在C波段获得最大功率输出的参数条件,并从物理上阐述了它比传统的同轴MILO装置功率有所提高的物理机制.

根据相对论返波管的需求设计了一种模式变换器兼反射器.它将工作模式TM₁₁模转换成TE₁₁模的同时将TE₁₁模反射回去,用普通的喇叭形成高斯波束发射输出.在设计方案中,它是旁壁对称正弦波纹的圆波导,变换器的中心频率为10GHz.数值模拟结果显示,变换器的长度为7个周期时,中心频率点转换的效率已超过了90％,工作频带达到±0.3GHz.