从麦克斯韦方程出发,采用时域有限差分的方法,对X波段五腔渡越管振荡器的谐振腔进行了高频特性研究,给出了该谐振腔中的TM01模的非π模式的本征频率、Q值以及对应的场分布,并用实验冷测法测出了谐振腔的谐振频率与Q值.数值计算与实验结果比较一致,说明了该高频特性研究结果的可靠性.

为了在无箔二极管电磁PIC模拟中采用与电磁场自洽的空间电荷限制发射模型,对查尔特定律模型、高斯定律模型和一维二极管模型进行了理论分析和实例模拟比较.模拟结果表明,三种模型都能与电磁场自洽并反映外加磁场对发射电流的影响,但高斯定律模型受网格剖分粗细程度的影响较大且容易产生振荡,一维二极管模型在网格参数合理的情况下结果与查尔特定律模型基本接近,但需要求解超越方程,花费时间多.通过对模拟结果进行分析和比较,认为外加磁场对电子发射模型本身的影响很小,在电磁PIC数值模拟中可以不考虑,因此,查尔特定律模型更适合用于无箔二极管的电磁PIC模拟.

存储环束流截面及发射度是同步辐射加速器重要的基本参数.从束流截面大小的变化和束斑位置的移动规律,可以进行环上的束流不稳定性的研究.介绍了合肥光源,储存环束流截面测量系统局部改造和它的软件升级并且着重介绍西欧核子中心(CERN)的软件框架ROOT在数据处理和显示方面的应用.

采用一维拉格朗日磁流体力学(MHD)程序研究了等离子体喷射轴心单丝的物理现象,给出了碰撞后铝丝受热膨胀和最后箍缩到轴心的整个过程图像,指出这一设计方法能在轴心丝上获得较高的电流上升率和较高的轴心压缩密度,并还给出了箍缩所得的功率和能量曲线.

在高功率离子束二极管中,当利用阳极膜沿面闪络产生的等离子体作为离子束引出源时,其特性对产生离子束的大小和品质有着很大的影响,因此要深入研究阳极膜的沿面闪络特性.主要介绍了所研制的一套适用于沿面闪络特性研究的实验装置和测量诊断系统.对离子束二极管中使用的三种厚度聚乙烯薄膜在脉冲电压下的沿面闪络特性进行了实验研究,并对沿面闪络过程中薄膜表面的发光现象作了初步的诊断.

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环工程主环注入线二极磁铁的测磁系统和测磁结果.着重分析了垫补线圈和极头削斜两种手段对C型弯曲二极磁铁积分磁场径向分布均匀度的调节效果.并且分析了TOSCA三维磁场计算程序与实际测量结果之间的误差及其产生的原因.

对用于单脉冲直线感应加速器的加速组元进行了双脉冲改造的初步尝试:利用传输线延时获得了双脉冲馈入;用铁氧体作为磁芯材料,在感应腔上得到了双脉冲腔压波形.结果表明,现有组元功率系统经过简单的改造,可以获得两个甚至多个脉冲输出;在伏秒值允许的范围内,铁氧体磁芯的感应腔可以感应出双脉冲波形.为以后多脉冲直线感应加速器的改造和设计提供了一个方向,也提出了一些有待解决的问题.

采用8只IXLF19N250A绝缘栅双极型晶体管串联研制成功了10kV固体开关.试验表明:该固体开关最高输出电压为14kV,最高输出脉冲电流为20A、输出脉冲宽度可在2～112μs之间以1μs步长变化,脉冲重复频率范围为1Hz～4kHz,短时间可以工作到8.6kHz.

介绍了合肥国家同步辐射实验室在原有纵向耦合阻抗测量系统基础上根据国际流行的同轴线原理改进的新纵向耦合阻抗测量系统的基本原理、系统组成和初步测量结果.对"药丸形"腔的阻抗的实验测量结果和阻抗计算程序计算结果基本相符,验证了该系统的有效性.

采用瞬态受激旋转拉曼散射(SRRS)模型,详细考虑了激光脉冲波形、介质的非线性极化、泵浦光的衰减、斯托克斯光的非线性放大以及拉曼线宽等诸多因素,对强紫外激光束在空气中长程传输过程产生的SRRS效应进行了研究.讨论了产生SRRS效应的阈值条件,详细分析了SRRS效应对激光光束质量的影响.

利用菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式,对发散和会聚高斯光束通过薄非线性介质时形成的远场衍射图样进行了研究.模拟计算结果表明:当发散高斯光束通过自散焦介质或会聚高斯光束通过自聚焦介质时,远场均会出现中央较暗、向外围逐渐增强、分布尺度较大的粗衍射环;当发散高斯光束通过自聚焦介质或会聚高斯光束通过自散焦介质时,远场均会出现中心强度最大、向外围逐渐减弱、分布尺度较小的细衍射环.不同远场衍射图样归根结底是入射高斯光束因介质折射率变化造成的空间自相位调制及其波前曲率共同作用的结果.

空间斜程能见度是空间目标识别的重要参量.水平能见度与大气消光参数有明确的关系,而斜程能见度与大气消光参数、观测方向、太阳天顶角等多种因素有关,目前尚未有明确的结果.从辐射传输理论出发,通过δ-Eddington近似求解辐射传输方程,尝试推导了空间斜程能见度的表达式,探讨了斜程能见度与观察者视角、太阳高度角以及大气光学特性之间的关系.

国内现有的高功率固体激光装置所使用的非球面聚焦透镜都是用传统方式手工加工而成的,由于手工加工方式的加工精度和进度对人的依赖性很大,势必影响大批量制造时的工程进度.而采用新兴的小磨头数控加工技术则可以避免这些缺点.介绍了首次将小磨头数控加工技术用于非球面聚焦透镜的加工,对其中各项技术,包括典型靶镜参数、机床控制方式、加工运动方式、实验使用参数、检测方式进行了分析,并得到了预期的实验结果.

在对高阶模飞行光学聚焦特性进行研究的基础上,提出了应用自适应飞行光学聚焦系统来解决飞行光学聚焦特性的问题,对自适应飞行光学聚焦系统的调节特性进行了数值模拟,结果表明该系统能够实现对长距离飞行光学激光加工过程中焦点位置与焦斑大小的控制.

将三维级数展开法与光束传播法相结合,把标量光束传播法方程转化为一阶常微分方程组;在模拟中引入正切函数变换将无限平面映射为有限平面,避免了边界截断问题,与传统的BPM法相比,该方法具有计算方法简单和计算效率高的优点.运用该法分析了Mach-Zehnder结构的铌酸锂电光波导调制器,模拟了光场在器件中的分布情况,获得了这种调制器模场损耗曲线和最佳结构参数.

成功研制了一台高功率二极管泵浦声光Q开关腔内倍频Nd:YAG激光器.当泵浦功率约为350W时,采用透过率为30%的输出耦合镜,调Q激光输出功率32.5W,脉宽约200ns,重复频率7kHz;采用Ⅱ类匹配KTP晶体腔内倍频,获得了32.5W的绿光输出,脉宽约120ns.输出光束平滑,远场为类高斯分布,测得的光束质量因子为3.6.

介绍了高速压电倾斜镜的结构和工作原理,根据拉格朗日方程建立了高速压电倾斜镜转动的运动微分方程,推导了其固有频率的解析式,并以有限元模型与实测结果作了比较,证明所推导的理论模型是可信的,它对高速压电倾斜镜的结构设计具有指导意义.

通过等效净吸收功率密度方法获取了强激光反射镜热畸变的干涉图像,提出了热畸变反射镜在平面波照射下近场波面畸变与远场光斑的计算方法,探讨了强激光远场光斑测试的一种新思路.定量分析结果表明,对单晶硅镜,在净吸收功率210W,光照时间为6s时,最大热畸变达到0.76μm,由此造成的近场波面Zernike离焦系数为0.32μm,x方向和y方向彗差分别为0.13μm和0.22μm, x方向倾斜系数上升到0.12μm,光束质量因子达5.7.

氘代聚合物膜是快点火基础物理实验的一种重要靶型.通过氘代苯乙烯单体的本体自由基聚合反应制备氘代聚苯乙烯,并利用流延法和浇铸法制备出厚度从几十nm到数百μm的膜靶.溶剂挥发过程中的随机扰动对膜厚均匀性造成影响,采用清洁的基片和在涂沫基片或模具外加防护罩可以降低这种影响.采用PVA作脱膜剂有利于获得较薄的聚合物薄膜.DSC分析表明薄膜的玻璃化转变温度与热处理过程有关,缓慢退火有利于提高Tg和储能模量.

对比研究了可压缩与不可压缩流体的Rayleigh-Taylor不稳定性小扰动阶段的增长速率,其中,压力是密度的任意单值函数,这个函数也即是可压缩流体的状态方程.研究表明:在相同密度分布条件下,可压缩流体的界面扰动增长速率总是比相应的不可压缩流体的界面增长率大,其相对增长率随扰动波长的增加而增大,随两种介质的声速减小而增大,在长波和易压缩流体中,相对增长率可达0.8以上.因此,在某些条件下,流体可压缩性对Rayleigh-Taylor不稳定性的影响是不能忽略的.

在星光II激光装置上,采用PET平面晶体谱仪与宽20μm的狭缝构成一维空间分辨光谱测量系统,对金平面靶激光等离子体进行观测,获得了沿靶面法向一维空间分辨的金M带发射谱.在实验谱中观察到了Au元素类Ni离子的电四极跃迁线3p⁶3d¹⁰(¹S₀)-3p⁵3d¹⁰4d(3/2,5/2)J=1.利用电四极跃迁线对电子密度的敏感特性,开展了金激光等离子体电子密度诊断的尝试,确定出利用该谱线进行电子密度诊断的有效范围大致在10¹⁹～4.5×10²¹cm^-3之间.

研究了小信号条件下,电子束在非均匀的三腔谐振腔π模驻波场中的渡越时间效应,求得了束波功率转换效率的函数表达式,通过采用"罚函数法"求解有约束条件的最优化问题,得到的结果表明:非均匀结构比均匀结构有更高的束波功率转换效率.

翼片加载螺旋线慢波结构广泛应用于大功率、宽频带行波管中.首次将考虑螺旋带径向厚度的螺旋带模型应用于翼片加载螺旋线慢波结构,将离散的夹持杆等效为一系列连续的介质层,各层取不同的径向相位常数,得到了实用的色散方程和耦合阻抗表达式.利用导出的方程对实际行波管的螺旋慢波结构进行计算,计算结果与测量结果具有良好的一致性.分析了螺旋带厚度、介质分层数以及外壳半径对计算结果的影响,结果表明考虑螺旋带厚度能大幅提高计算精度.

以磁绝缘传输线振荡器中电子运动和辐射场演化方程为基础,分析了场与电子相互作用过程中的不稳定性.这种不稳定性的发展导致场出现极限环振荡和混沌.在软非线性区域,辐射场表现为不连续的极限环振荡;在硬非线性区域,辐射场表现为连续的混沌行为.控制失谐量可加速或抑制这些不稳定态的出现.优化和调节参数可控制器件的运行状态, 获得较高的输出功率.

介绍用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容的基本原理和求解过程,给出多芯屏蔽电缆电容与多极理论级数项系数之间的关系.3个工程实例的计算结果表明:用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于各类复杂截面多芯屏蔽电缆的工程设计与计算,多极理论是分析多芯屏蔽电缆电容的一种有效方法.