介绍了为"强光一号"设计的ns级时间分辨软X射线多幅图像诊断系统,分析了系统的主要性能指标,给出并分析了利用该系统诊断"强光一号"高功率脉冲Z-pinch等离子体辐射源的最新的实验结果.

推导了外腔中二极管激光阵列各发光单元之间的耦合系数,结果表明:增加外腔长度有利于减小各阶耦合系数的差别和实现"并联耦合",但是外腔的作用效果下降;降低阵列前端面的反射系数,有利于实现外腔锁相;外腔锁相中并联耦合的单元数越多,激光二极管阵列前端面的反射系数的允许值越小.

大气中的水汽对DF激光主要强线的吸收相对较小,而HF激光的大多数谱线受水汽和CO2分子等的吸收较大.利用较新的HITRAN96数据库和我国不同地区的气象资料,采用逐线积分法计算了HF/DF 激光的大气衰减情况.所选的谱线中,在合肥地区(年平均), HF的水汽吸收系数最大值可达到10km-1的数量级,二氧化碳吸收系数最大可达10-4～10-3km-1量级,P2(8)线吸收最弱;DF激光水汽吸收系数最大值可达到10-1km-1,比HF低2个量级,且随高度衰减很快,10km处就到10-5～10-4km-1量级,P2(8)线吸收最弱.在我国,由南向北,由夏季到冬季,水汽浓度减少,大气对HF/DF激光的吸收率也相应地递减.

对硅p-n结太阳电池在DF激光辐照下的响应进行了理论和实验研究.推导了p-n结反向饱和电流随温度的近似变化关系.根据该近似关系,计算了太阳电池在DF激光辐照过程中输出电压的变化曲线.计算结果和实验结果之间取得了比较好的一致性.

北京大学在其超导加速器装置PKU-SCAF的基础上将建成一个红外自由电子激光实验平台PKU-FEL.它可以提供高稳定度、高平均功率、高谱纯度、ps脉冲的自由电子激光.给出了PKU-FEL的初步设计方案.

分析了高能X光照相中转换屏的背底散射(对可见光的散射)对图像对比度的影响,建立了相应散射影响的计算模型;同时还通过计算模拟给出了相应的结果,理论和实验研究表明对转换屏背底的处理是极为重要的.

由于透镜传输时间延迟效应(PTD),飞秒激光脉冲经过空间滤波器产生脉冲波前变形。讨论了用双胶合透镜或双分离透镜代替空间滤波器中的单透镜,以消除或减小PTD效应,设计了适用于飞秒激光装置的空间滤波器。

利用低温光荧光谱(PL)和光瞬态电流谱(OTCS)研究了自由电子激光辐照对GaAs/AlGaAs多量子阱材料的光学性质以及缺陷能级的影响.用波长为8.92μm,光功率密度相应于电场强度为20kV/cm的自由电子激光辐照多量子阱60min,分析PL谱发现量子阱特征峰(797nm)经过辐照后峰值发生红移至812nm,波形展宽,峰高降低.分析OTCS谱发现自由电子激光辐照引入了新的缺陷能级,量子阱结构发生变化, 对此结果进行了讨论,并与电子辐照的情况做了比较.

对激光辐照半导体光电探测器的实验研究,发现当一束不太强的稳定连续波激光照射在PV型HgCdTe光电探测器上时,可以引起探测器出现混沌行为.利用光电探测器的光电压信号随时间变化的实验数据,通过求功率谱、计算Lyapunov指数对混沌进行了诊断.

分别用连续波1.319μm激光和10.6μm激光辐照PC型HgCdTe红外探测器时,得到了不同辐照光功率密度下,探测器输出的一系列实验结果.给出了在波长为1.319μm的波段内激光辐照下PC型HgCdTe探测器的饱和阈值;用波长为10.6μm的波段外CO2激光辐照探测器时,发现了一些与波段内激光辐照探测器时大不相同的实验现象;对实验结果进行了分析.简要总结了PC型HgCdTe探测器对于波段内和波段外激光辐照的响应机制.

根据红外光学系统的会聚特性,用光学增益方法分析了红外系统中各元件对应的光强分布,确定了位于焦面附近光学元件是激光破坏的易损部件,并提出了强激光对红外系统元件损伤,造成其探测、制导功能失效的硬破坏机理;由红外滤光片、探测器和信号处理电路与入射激光波长的光谱响应分析,提出了弱激光对红外系统干扰,导致其探测、制导功能在激光辐照一段时间内失效的软破坏机理;开展了激光辐照红外系统的失效验证实验,较好地解释了其失效的机理和效应.

对于远红外自由电子激光使用的大尺度(10m量级)准同心光腔,由于短脉冲效应严重影响功率演化,光束团的数值模拟必须同时考察时域-空域中的演化,因此计算量是巨大的.为了缩小计算量但又不失精确度,发展了一种称为"惠更斯变换"的公式,它以简单的类似基尔霍夫-费涅尔公式的积分运算精确地重现了波荡器之外的光束团演化.

用傅立叶级数展开法研究光束通过有光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输特性,导出了光阑透射率函数不同时的传输公式.硬边光阑的情况可作为其它光阑的特例得到,其它光阑也可视作硬边光阑来处理.数值计算表明了该方法快速的优点,并得到与用Collins公式直接积分一致结果.

对激光直接加热和X光辐射加热Au等离子体的非平衡特性进行了实验研究,探讨了它们的物理机制.为此,提出了一种新型的锥盘靶结构,并在神光-II装置上进行了实验,结果表明:锥盘靶很好地避免了激光加热区的等离子体喷射和散射光对X光加热区的影响,改善了辐射加热场的干净性.对锥盘靶激光和辐射加热进行了模拟计算,所得结果与实验的结果符合较好.

简单介绍了快Z箍缩概念和物理过程,以及Z箍缩物理过程不稳定性因素和简单分析.用PSPICE电路模拟方法解薄壳模型得到了箍缩时间、等离子体壳的速度、负载上的电流、电压变化规律等Z箍缩物理量.

给出了柱几何中流体力学方程组及其在数值模拟中采用的计算方法.对二维柱几何Rayleigh-Taylor不稳定性进行数值模拟,在线性阶段与线性理论符合得很好;不稳定性增长进入非线性区域的阈值依赖于界面的位置,并且明显不同于平面情况.

采用国内首次研制出的2 000线/mm的自支撑透射光栅配上背照射软X光CCD(charge-coupled device)组成了高谱分辨透射光栅谱仪.通过实验标定和理论模型计算相结合得到了高线对透射光栅的绝对衍射效率;同时建立了透射光栅谱仪测谱解谱方法,编制了相应的解谱程序.在"神光"激光装置上利用该谱仪通过激光打靶实验获得了金腔靶注入口发射的X光能谱定量实验结果,实验结果表明,该谱仪测谱范围在高能区达到6 000eV,谱分辨达到0.1nm,能够清晰地分辨金等离子体M带三峰分布X光谱结构.

详细讨论了入射基频光的振幅调制和位相扰动对三倍频转换效率和动态范围的影响,提出了提高三倍频转换效率和增大动态范围的方法.采用I/II类角度失谐的KDP晶体三倍频方案,对倍频晶体的参数进行了优化设计.

对一种阶跃波导虚阴极振荡器进行了数值模拟研究.结果表明阶跃波导长度对高功率微波的产生具有较大的影响;阶跃波导的等效圆柱腔谐振频率与阶跃波导长度和半径有关,当其接近二极管的本征振荡频率时,可以获得比较单一的微波频谱和效率较高的微波输出;微波产生效率随阶跃波导长度呈周期性变化.

为了进一步提高MILO产生微波的功率和效率,提出了其负载电流能量全部利用来产生微波的新思想.设计并运用二维全电磁PIC方法模拟了基于此思想的新型MILO,它是传统MILO与VCO的有机结合(简称MVO).模拟结果表明MVO中MILO部分与作为MILO负载的VCO部分各自工作正常,VCO部分产生微波的主频受MILO部分产生微波的牵引.在输入25GW电功率(工作电压约500kV)下,与相应传统MILO相比,MVO的微波平均输出功率提高了500MW,效率从6%提高到了8%.

设计了一种新型的多波切伦柯夫振荡器,即在第二慢波段和输出喇叭之间加一个谐振腔,并采用PIC方法模拟了器件产生微波的物理过程.结果表明这种新型器件符合普通多波切伦柯夫振荡器的基本特征,同时具有纵向尺寸短,导引磁场低,功率、效率高等优点.

在强光一号脉冲加速器上进行了国内首次的实验室软X光辐射三种材料的喷射冲量研究.结果表明,在能量为(0.2～0.33)keV、平均脉宽为39ns左右的X光辐射下,对灰漆、白漆和硬铝,在能注量分别为(92～152)J/cm2、(115～136)J/cm2和(163～192)J/cm2时,它们的冲量耦合系数分别为(0.61～0.80)Pa?s/(J?cm-2)、(0.58～0.97)Pa?s/(J?cm-2)和(0.61～0.84)Pa?s/(J?cm-2).

利用可调谐激光长程吸收光谱测量系统,记录到1.315μm附近高气压(80kPa和40kPa)CO₂的高分辨率吸收光谱,拟合分析获得谱线参数,结果与HITRAN 2k的数据基本一致.用程差法测量了绝对吸收,氧碘激光频率(7 603.138 5cm-1)的总吸收截面为(0.23～0.29)×10-24cm2.仅计算谱线吸收的吸收截面为0.18×10-24cm2.在1.315μm波段CO₂存在连续吸收,吸收截面为(0.05～0.11)×10-24cm2.还讨论了测量误差问题.

电容器是脉冲功率设备的重要储能元件,提高电容器的储能密度能有效地减小脉冲电源的体积.根据箔式结构电容器的缺点及其击穿机理,采用金属化膜和混合膜结构技术,研制出了两种高储能密度高压脉冲电容器,储能密度分别超过800J/L和500J/L.

研究了用HZ-B串列加速器的18MeV质子辐照对TiNi形状记忆合金R相变的影响,辐照在奥氏体母相状态下进行.示差扫描量热法(DSC)表明,辐照后R相变开始温度TsR和逆马氏体相变结束温度TfA随辐照注量的增加而降低.当注量为1.53×1014/cm2时,TsR和TfA分别下降6K和13K,辐照未引起R相变结束温度TfR和逆马氏体相变开始温度TsA的变化.表明辐照后母相(奥氏体相)稳定.透射电镜(TEM)分析表明辐照后没有引起合金可观察的微观组织变化.辐照对R相变开始温度TsR和逆马氏体相变结束温度Af的影响可能是由于质子辐照后产生了孤立的缺陷团,形成了局部应力场,引起晶格有序度的下降所造成的.