介绍了利用自发喇曼散射光谱测量氧碘化学激光器单态氧发生器氯气利用率的原理及实验装置,并给出了在以氮气作为稀释气的0.1mol/s射流式氧发生器上测试的结果,测试相对误差小于12%.由于该方法只需要通过测量喇曼谱线相对强度之比,即可算出氯的利用率,因此不需要另外的标定实验,从而避免了因标定带来的影响.该方法减小了测试误差,简化了实验过程,提高了测试效率.

用透镜将脉冲激光束聚焦在铝膜镜面上,在部分样品的激光损伤边缘区,出现波纹状损伤形貌.大多数情况下,有多套波纹同时存在,在镜面形成花纹,或者其中有一两套波纹占优势.提出了脉冲激光辐照下光学元件损伤区边缘产生波纹的一种光干涉模型:认为样品表面本身存在微米级杂质颗粒或者表面缺陷点在激光辐照下首先产生鼓包变形,鼓包或杂质颗粒将激光反射(散射)在未发生变形的区域,与直接辐照在该区域的激光束产生干涉,使得变形区周围的光强呈周期性分布,当变形区进一步损伤后,则在损伤区周围留下了波纹状图案.模拟实验验证了这种设想.

运用电子束、离子辅助和离子束溅射三种镀膜工艺分别制备光学薄膜,包括单层氧化物薄膜和增透膜,然后采取一系列测试手段,如Zygo轮廓仪、原子力显微镜、表面热透镜技术和X射线衍射等技术,来分析和研究不同的工艺对这些薄膜性能的不同影响,以判断合理的沉积工艺.

用Wen的方法研究了厄米-高斯光束通过含有多个硬边光阑复杂光学系统的传输,推导出了具有快速计算优点的传输公式,使计算时间大为减少.高斯光束传输可作为理论模型的特例得出.数值计算例表明使用该解析公式所得结果和直接对Collins公式作数值积分的结果符合较好.对所用方法和所得结果的进一步推广作了讨论.

区别于传统的受激布里渊散射(SBS)发生器和放大器,提出了一种新型的SBS模型:自供种子光模型 (self Stokes seeding,SSS).数值求解了SBS耦合波方程组,得到了SBS诱导应力的时空分布.基于SSS建立了高功率激光辐照下光学材料破坏阈值的计算模型,研究了SBS破坏阈值与激光脉宽以及作用区长度的关系.研究发现,SBS作为一种破坏机制,表现为前表面破坏,且破坏阈值与激光脉宽以及作用区长度均成反比.

应用单粒子理论和电子与光子非弹性碰撞模型,研究了未被俘获电子对多光子非线性Compton散射能量转换效率的影响.结果表明,未被俘获电子使该散射的频谱展宽随入射电子速度和与电子同时作用的光子数的增大而增大,随电子与光子非弹性碰撞成分的增大而减小,从而使能量转换效率近乎与电子入射速度正比降低.用低能电子入射,能有效地减小这种损失.

从膜层内的驻波场分布和对膜系的相移要求出发,利用倍频的设计思想对氧碘激光腔内45°入射高反射镜进行优化设计,得出了满足对632.8nm和1 315nm双波长高反射,同时在1 315nm处有180°位相延迟的新膜系结构,与传统的设计膜系相比,此膜系大大降低了高折射率层的厚度,薄膜性能有望得到进一步提高.

综述了目前国际上公认的测量高速光脉冲的几种方法,主要包括电光条纹相机(SC)、快速脉冲取样、二次谐波产生(SHG)、频率分辨光学门(FROG)以及光谱相位干涉直接电场重建(SPIDER)等.详细地阐述和分析了这些方法的原理、特点、适用范围以及它们的研究现状.

采用自悬浮定向流技术制备了金属铜纳米微粒,根据TEM的行貌像对样品平均粒度进行标定,并结合样品制备的条件对制备工艺进行了研究.结果表明,自悬浮定向流技术可以方便地制备出不同粒度的金属铜纳米微粒,微粒平均粒径随熔球温度的降低而减小,随冷却气体流速的增大而减小;在1 200℃下微粒平均粒径随惰性气体压强的增大而减小,而在1 300℃时惰性气体压强对微粒平均粒径的影响不再具有规律性.

在考虑了激光放大介质中基质的克尔非线性效应和群速度色散以及活性粒子的增益分布后,导出了光脉冲在激光放大介质中传播的基本方程.并在光脉冲中心频率与介质增益峰值频率时重合时,对皮秒超高斯光脉冲在钕玻璃激光放大介质中传播的脉冲形状进行了分析讨论.

提出了时间上串行的多路激光脉冲通过受激布里渊散射(SBS)池进行组束的方法,并对其进行了数值模拟研究.利用6束每束能量为45J的KrF激光进行组束, 可获得能量为141.89J,脉宽为670ps的Stokes输出光.根据模拟结果设计出了时间上串行的SBS激光组束的两个方案, 对其进行了讨论.数值模拟还发现在介质的增益系数更大、声子寿命更短的情况下,输出激光脉冲的脉宽可以压缩得更窄.

用场方法研究了相对论速调管振荡器中两个调制腔的耦合,解析地得到了两腔耦合系数与腔和波导的尺寸、间隙及两腔之间的距离等参数之间的关系.耦合系数的数值与由耦合与否腔的频率测量确定的实验结果在数量级上符合得较好.

从改善圆盘加载波导作为相对论行波管慢波结构的特性入手,加入同轴内导体,着重研究其小信号理论.利用场匹配法导出了"热"色散方程并计算求解,具体分析了系统的电子注参量及慢波结构几何尺寸对小信号增益及慢波相速的影响,为同轴圆盘加载相对论行波管的设计提供了理论基础.

研究了一种X波段高功率宽带回旋行波放大器,它由改变了局部周期的矩形盘荷波导组成,并采用锥化引导磁场和盘的高度来提高增益和带宽.分析了器件的线性特性.利用全电磁(PIC)三维模拟程序EMC进行了数值模拟,结果表明:可以得到功率介于88～103kW,相对带宽介于16.63%～24.11%的不同微波输出.

用2.5维PIC程序对三腔渡越时间振荡器进行了数值模拟,给出了产生微波的详细物理图像.模拟表明:三腔渡越时间振荡器能调制强流电子束并输出微波,微波频率符合理论设计值.模拟得到了输出微波功率随栅网间距,随反向二极管轴向间距以及提取口径向间距变化的规律.输出微波功率与栅网间距的关系与线性理论基本相符.在电子束电压400kV,电流4kA的条件下,模拟得到的结果为微波峰值功率约600MW,频率5GHz,起振时间约3.5ns,峰值功率效率大于37%.

根据磁场、电流密度和感应电流的解析公式研制了爆炸磁通压缩发生器充电和爆磁压缩过程的计算程序MFCGⅡ。在相同条件下用该程序和二维磁流体力学程序MFCGⅠ分别计算相同模型所得结果符合较好。因此用MFCGⅡ可分析、解释MFCG实验中有关的物理问题。

提出一种高功率微波折叠式谐振腔径向速调管振荡器,用电子与电磁场相互作用的一维单电子模型分析了这种折叠式谐振腔径向速调管振荡器的特点.其特点为:径向尺寸小,起振电流低.用二维半PIC程序对折叠式谐振腔径向速调管振荡器进行数值模拟研究.结果表明,当二极管电压为380kV,电流为18kA时,输出微波功率峰值为1GW,主要微波频率为1.52GHz,输出微波为多频率成分微波.通过折叠式谐振腔的电子束得到很强的调制.

用全相对论多组态自洽场方法,计算了类镁离子Mn XIV和Zn XIX的两百多个精细结构能级和辐射寿命以及各种跃迁参数.结果分析表明,能级的计算值和实验值符合得很好.

介绍两种用亚稳态氦原子束制作纳米结构的新方法.亚稳态原子束从原子源喷出后首先对其进行横向激光冷却,准直后的原子束穿过与之垂直的激光驻波场时发生淬火过程,原子的密度分布出现沟道化效应,给出基于光掩模制作纳米图形的基本原理、理论分析及模拟结果.介绍基于物理掩模制作纳米图形的原理和SAM抗蚀剂,利用沉积在基底上的亚稳态原子破坏基底上的SAM膜,结合刻蚀技术可制作出纳米量级的图形.

描述了CHG-SRFEL光学速调管磁极间隙全闭环控制系统的原理,给出了系统硬件结构和软件设计.可独立或同步调节光学速调管调制段、色散段及辐射段磁极间隙的大小,分辨率达到20μm,精度达到5μm.通过改进系统位置监测设备,可进一步提高分辨率及精度.系统已经在光学速调管磁场测量、垫补中使用,具有精度高、安全性高、操作方便等特点.

根据电磁场基本理论及电子运动守恒方程,导出圆锥传输线横向空间电荷流的数值模型和磁绝缘临界条件.通过数值计算,讨论了电压及圆锥几何结构参数等对横向空间电荷流和磁绝缘性能的影响.电压较高时,无磁场的空间电荷流较大,而磁绝缘性能更好.在传输线的三个几何参数中,几何因子对传输性能影响最大.

从Maxwell方程组出发,推导了高频H型放电离子源放电空间的场分布, 并采用Mafia软件进行了三维实体建模,计算了高频离子源放电击穿前和稳定工作后的电磁场分布,得到了高频离子源放电空间电磁场分布的直观图像.通过比较击穿前高频电场的轴向和环向分量,得出了轴向电场在高频离子源击穿中起主要作用的结论,并进而推导出了高频离子源的击穿判据,得出了气体击穿时离子源击穿电压和放电管内气压的关系,与实验结果符合较好.