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RSS2014年 26卷 第03期
推荐文章
2014, 26: 030201.
doi: 10.3788/HPLPB201426.030201
摘要:
综合介绍了高重复频率脉冲功率在材料、环保、生物医疗、光源和高能加速器领域的代表性应用。采用脉冲功率的离子注入和表面改性已经被用于工业产品。废气和废液处理的研究成果正在向实用化接近。使用脉冲电场的杀菌和癌症治疗正在吸引很多学者和厂家，因此脉冲功率在生物医学领域的应用前景是非常乐观的。另外，决定未来集成电路工艺标准的极紫外光源已逐步走向生产线。高能加速器上的闸流管会渐渐被功率半导体器件取代。
综合介绍了高重复频率脉冲功率在材料、环保、生物医疗、光源和高能加速器领域的代表性应用。采用脉冲功率的离子注入和表面改性已经被用于工业产品。废气和废液处理的研究成果正在向实用化接近。使用脉冲电场的杀菌和癌症治疗正在吸引很多学者和厂家，因此脉冲功率在生物医学领域的应用前景是非常乐观的。另外，决定未来集成电路工艺标准的极紫外光源已逐步走向生产线。高能加速器上的闸流管会渐渐被功率半导体器件取代。
2014, 26: 031001.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031001
摘要:
为削弱引射系统尾气对光传输的影响，依据将尾气排放到光传输区域以外的设计思路，运用数值模拟的方法，对引射系统排气管道内的流场特性及尾气射流影响区域开展了研究。通过对直管道以及弯管道内流场特性的数值分析和比较，给出了一种排气管道的结构设计方式。在给定系统出口速度的情况下，运用多组分输运模型，分别对无自然风和有侧向自然风状态下的尾气影响范围进行了分析，初步确定了尾气射流排出系统后的影响区域，并依据尾气影响区域，对管道长度及布置方式进行了研究。
为削弱引射系统尾气对光传输的影响，依据将尾气排放到光传输区域以外的设计思路，运用数值模拟的方法，对引射系统排气管道内的流场特性及尾气射流影响区域开展了研究。通过对直管道以及弯管道内流场特性的数值分析和比较，给出了一种排气管道的结构设计方式。在给定系统出口速度的情况下，运用多组分输运模型，分别对无自然风和有侧向自然风状态下的尾气影响范围进行了分析，初步确定了尾气射流排出系统后的影响区域，并依据尾气影响区域，对管道长度及布置方式进行了研究。
2014, 26: 031002.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031002
摘要:
针对红外焦平面对辐射强度较大的目标输出动态范围不足的问题,提出了一种场景自适应的红外焦平面成像动态范围调整技术。包括3个方面的内容：从图像中提取目标灰度特征,获取动态范围自适应依据；结合最小均方自适应滤波算法,对调整依据进行滤波预测后给出调节值；把灰度调节值转换成电平值,利用电平值设置红外焦平面偏置电压完成焦平面成像动态范围自适应。最后,对整体方案进行了实验验证。通过在红外焦平面成像系统中实验证明了基于场景成像动态范围自适应方法的可行性,并获得了很好的效果,成像质量有明显提高。
针对红外焦平面对辐射强度较大的目标输出动态范围不足的问题,提出了一种场景自适应的红外焦平面成像动态范围调整技术。包括3个方面的内容：从图像中提取目标灰度特征,获取动态范围自适应依据；结合最小均方自适应滤波算法,对调整依据进行滤波预测后给出调节值；把灰度调节值转换成电平值,利用电平值设置红外焦平面偏置电压完成焦平面成像动态范围自适应。最后,对整体方案进行了实验验证。通过在红外焦平面成像系统中实验证明了基于场景成像动态范围自适应方法的可行性,并获得了很好的效果,成像质量有明显提高。
2014, 26: 031003.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031003
摘要:
基于Grady能量破坏准则,结合固体动态断裂碎块尺寸分布规律研究结果,提出了材料微层裂破碎颗粒质量分布改进模型,并对强激光加载下锡的熔化破碎实验进行了理论计算。研究显示,理论计算的锡的微层裂破碎颗粒分布数随直径变化规律与实验结果一致,模型进一步改进需考虑应变率变化等更多综合因素影响。
基于Grady能量破坏准则,结合固体动态断裂碎块尺寸分布规律研究结果,提出了材料微层裂破碎颗粒质量分布改进模型,并对强激光加载下锡的熔化破碎实验进行了理论计算。研究显示,理论计算的锡的微层裂破碎颗粒分布数随直径变化规律与实验结果一致,模型进一步改进需考虑应变率变化等更多综合因素影响。
2014, 26: 031004.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031004
摘要:
Smile效应是限制二极管激光器阵列应用的一个重要因素。研究了激光器封装工艺对smile效应的影响,研究结果表明,造成smile效应的因素主要有两个：一是焊接过程中芯片的焊接压力不均匀；二是芯片与热沉的热膨胀系数不匹配。使用低膨胀系数的压条可以改善焊接过程中芯片压力的均匀性,而增大焊料凝固过程中的降温速率可以降低芯片与热沉的收缩量的差距,这两种方法都有利于改善smile效应。最后通过实验结果证明了以上方法在实际操作中是可行有效的。
Smile效应是限制二极管激光器阵列应用的一个重要因素。研究了激光器封装工艺对smile效应的影响,研究结果表明,造成smile效应的因素主要有两个：一是焊接过程中芯片的焊接压力不均匀；二是芯片与热沉的热膨胀系数不匹配。使用低膨胀系数的压条可以改善焊接过程中芯片压力的均匀性,而增大焊料凝固过程中的降温速率可以降低芯片与热沉的收缩量的差距,这两种方法都有利于改善smile效应。最后通过实验结果证明了以上方法在实际操作中是可行有效的。
2014, 26: 031005.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031005
摘要:
针对灰度图像融合的分辨率低及现有的彩色图像融合方法融合的图像色彩不自然、不符合人的视觉感受的特点，在此提出一种基于Snake模型的区域检测和非下采样轮廓波变换（NSCT）的红外与彩色可见光图像融合的方法。首先对彩色可见光图像进行亮度、色度和饱和度（IHS）颜色空间变换提取亮度分量，并用Snake模型对红外图像的目标区域进行检测；然后对亮度分量和目标替换的红外图像应用NSCT分解，对所得到的高频系数采用像素点绝对值和取大、低频系数采用基于亮度重映射技术的加权融合规则进行融合；通过对融合系数进行NSCT逆变换获得融合图像的亮度分量，最后运用颜色空间逆变换得到融合图像。实验结果表明，所提出的融合方法既能保持可见光图像的高分辨率和自然色彩，又能准确保留红外图像中检测出的目标信息，获得视觉效果较好、综合指标较优的融合图像。
针对灰度图像融合的分辨率低及现有的彩色图像融合方法融合的图像色彩不自然、不符合人的视觉感受的特点，在此提出一种基于Snake模型的区域检测和非下采样轮廓波变换（NSCT）的红外与彩色可见光图像融合的方法。首先对彩色可见光图像进行亮度、色度和饱和度（IHS）颜色空间变换提取亮度分量，并用Snake模型对红外图像的目标区域进行检测；然后对亮度分量和目标替换的红外图像应用NSCT分解，对所得到的高频系数采用像素点绝对值和取大、低频系数采用基于亮度重映射技术的加权融合规则进行融合；通过对融合系数进行NSCT逆变换获得融合图像的亮度分量，最后运用颜色空间逆变换得到融合图像。实验结果表明，所提出的融合方法既能保持可见光图像的高分辨率和自然色彩，又能准确保留红外图像中检测出的目标信息，获得视觉效果较好、综合指标较优的融合图像。
2014, 26: 031006.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031006
摘要:
将自由空间光耦合进单模光纤产生超连续谱的实验中,空间光与单模光纤的耦合效率是其中的一个关键问题。常采用的单透镜或显微物镜进行耦合存在耦合效率低、调整难度大、端面易损伤等问题。提出了先将自由空间的光耦合进纤芯尺寸较大的单模光纤,然后将纤芯较大的单模光纤和纤芯较小的单模光纤进行熔接。实验结果表明,改进的耦合系统耦合效率大大提高,达到60％以上,且调整难度降低,光纤端面的损伤概率降低,大大提高了超连续谱产生的效率。
将自由空间光耦合进单模光纤产生超连续谱的实验中,空间光与单模光纤的耦合效率是其中的一个关键问题。常采用的单透镜或显微物镜进行耦合存在耦合效率低、调整难度大、端面易损伤等问题。提出了先将自由空间的光耦合进纤芯尺寸较大的单模光纤,然后将纤芯较大的单模光纤和纤芯较小的单模光纤进行熔接。实验结果表明,改进的耦合系统耦合效率大大提高,达到60％以上,且调整难度降低,光纤端面的损伤概率降低,大大提高了超连续谱产生的效率。
2014, 26: 031007.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031007
摘要:
光子晶体器件在高密度集成光通信中有广泛的应用，为解决光子晶体波导出射光场的空间控制，采用时域有限差分法分析光子晶体波导结构的缺陷传播特性，提出基于点缺陷优化波导结构，通过在波导出射口两侧加上点缺陷，出射光方向性有显著提高，实现三点光源干涉系统的光集束。模拟结果表明缺陷态越靠近能带结构中央，共振腔的耦合效率越高；相反，缺陷态越靠近能带结构边缘位置，则共振腔耦合效率越低，因此，选取禁带区域四分之一处对应的点缺陷，可以有效实现波导出射的光集束。
光子晶体器件在高密度集成光通信中有广泛的应用，为解决光子晶体波导出射光场的空间控制，采用时域有限差分法分析光子晶体波导结构的缺陷传播特性，提出基于点缺陷优化波导结构，通过在波导出射口两侧加上点缺陷，出射光方向性有显著提高，实现三点光源干涉系统的光集束。模拟结果表明缺陷态越靠近能带结构中央，共振腔的耦合效率越高；相反，缺陷态越靠近能带结构边缘位置，则共振腔耦合效率越低，因此，选取禁带区域四分之一处对应的点缺陷，可以有效实现波导出射的光集束。
2014, 26: 031008.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031008
摘要:
提出了一种接触式图像传感器(CIS)扫描仪非均匀校正的新方法，能够快速高效地完成对CIS扫描仪彩色图像的非均匀校正，消除了CIS的颜色差异。采用多点分段单步法进行标定，采用现场可编程门阵列实现校正，并最终得到颜色均匀的彩色图像。对于分辨率高达1200 dpi的CIS扫描仪，采集一次样板纸完成全部颜色空间的分段标定，图像传输的同时完成校正，校正过程仅耗时0.125 s。实际应用效果显示校正后R,G,B三个通道的像素误差控制在5个像素以内，相比校正前图像均匀性提升10倍左右，比传统两点法提升3倍左右，且明显改善图像颜色突变、暗淡以及随机条纹等问题。
提出了一种接触式图像传感器(CIS)扫描仪非均匀校正的新方法，能够快速高效地完成对CIS扫描仪彩色图像的非均匀校正，消除了CIS的颜色差异。采用多点分段单步法进行标定，采用现场可编程门阵列实现校正，并最终得到颜色均匀的彩色图像。对于分辨率高达1200 dpi的CIS扫描仪，采集一次样板纸完成全部颜色空间的分段标定，图像传输的同时完成校正，校正过程仅耗时0.125 s。实际应用效果显示校正后R,G,B三个通道的像素误差控制在5个像素以内，相比校正前图像均匀性提升10倍左右，比传统两点法提升3倍左右，且明显改善图像颜色突变、暗淡以及随机条纹等问题。
2014, 26: 031009.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031009
摘要:
介绍了压电陶瓷快速倾斜镜以及相应的反馈和控制系统研制过程，并对快速倾斜镜进行了详细的性能测试，包括响应速度、动态范围以及闭环分辨率等重要参数。在此基础上，完成了4束激光相干合成时光轴稳定闭环控制实验。实验结果表明：系统闭环控制时，4束激光光轴的均方根抖动均小于1.5 rad，与开环状态相比，光轴抖动量减小了80%。通过对开闭环控制结果的对比分析发现，远场光斑平均帧峰值提高了3.8倍。
介绍了压电陶瓷快速倾斜镜以及相应的反馈和控制系统研制过程，并对快速倾斜镜进行了详细的性能测试，包括响应速度、动态范围以及闭环分辨率等重要参数。在此基础上，完成了4束激光相干合成时光轴稳定闭环控制实验。实验结果表明：系统闭环控制时，4束激光光轴的均方根抖动均小于1.5 rad，与开环状态相比，光轴抖动量减小了80%。通过对开闭环控制结果的对比分析发现，远场光斑平均帧峰值提高了3.8倍。
2014, 26: 031010.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031010
摘要:
基于非Kolmogorov谱模型，利用广义惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数的二阶矩定义，推导出部分相干厄米高斯（H-G）光束在非Kolmogonov大气湍流中传输因子的解析表达式，并用以研究了非Kolmogorov大气湍流对部分相干H-G光束传输因子的影响。结果表明，部分相干H-G光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时，传输距离、湍流外尺度、广义结构常量和空间相关长度越小，湍流内尺度和光束阶数越大，光束传输受非Kolmogorov大气湍流影响越小，光束质量越好。当广义指数取3.11时，部分相干H-G光束在传输过程中表现的光束质量最差。
基于非Kolmogorov谱模型，利用广义惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数的二阶矩定义，推导出部分相干厄米高斯（H-G）光束在非Kolmogonov大气湍流中传输因子的解析表达式，并用以研究了非Kolmogorov大气湍流对部分相干H-G光束传输因子的影响。结果表明，部分相干H-G光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时，传输距离、湍流外尺度、广义结构常量和空间相关长度越小，湍流内尺度和光束阶数越大，光束传输受非Kolmogorov大气湍流影响越小，光束质量越好。当广义指数取3.11时，部分相干H-G光束在传输过程中表现的光束质量最差。
2014, 26: 031011.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031011
摘要:
为了使液晶大气湍流模拟器具有实时大气模拟能力，在GPU通用计算架构下提出了基于GPU的液晶大气湍流模拟器实时波面生成计算方法。针对液晶湍流模拟器高分辨率、高精度的特点介绍了湍流波面生成计算方法，论述了CUDA通用计算架构。建立基于GPU的波面生成模型，并对该模型进行了并行化优化和共享存储器优化。给出了采用CPU与GPU进行波面生成的实验对比结果。结果表明：采用GPU生成分辨率为256256， 192项Zernike多项式进行波面生成的平均时间为2.5 ms，生成速度比CPU少两个量级，满足实时波面生成的要求。
为了使液晶大气湍流模拟器具有实时大气模拟能力，在GPU通用计算架构下提出了基于GPU的液晶大气湍流模拟器实时波面生成计算方法。针对液晶湍流模拟器高分辨率、高精度的特点介绍了湍流波面生成计算方法，论述了CUDA通用计算架构。建立基于GPU的波面生成模型，并对该模型进行了并行化优化和共享存储器优化。给出了采用CPU与GPU进行波面生成的实验对比结果。结果表明：采用GPU生成分辨率为256256， 192项Zernike多项式进行波面生成的平均时间为2.5 ms，生成速度比CPU少两个量级，满足实时波面生成的要求。
2014, 26: 031012.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031012
摘要:
基于激光测速仪的工作原理、测量特性，结合惯性导航系统的工作特点，提出一种实现车体自主高精度定位定向的组合方法。推导了用于车载组合定位定向的三波束激光测速仪误差模型，结合捷联惯导误差模型，选取了组合卡尔曼滤波器状态量，并推导了组合导航量测模型。最后针对这种基于激光测速仪的组合定位定向方法进行了仿真计算，列出了相关计算结果，仿真结果验证了这种方法的正确性。
基于激光测速仪的工作原理、测量特性，结合惯性导航系统的工作特点，提出一种实现车体自主高精度定位定向的组合方法。推导了用于车载组合定位定向的三波束激光测速仪误差模型，结合捷联惯导误差模型，选取了组合卡尔曼滤波器状态量，并推导了组合导航量测模型。最后针对这种基于激光测速仪的组合定位定向方法进行了仿真计算，列出了相关计算结果，仿真结果验证了这种方法的正确性。
2014, 26: 031013.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031013
摘要:
应用ZEMAX光学设计软件模拟了一种多芯片半导体激光器光纤耦合模块，将12支808 nm单芯片半导体激光器输出光束耦合进数值孔径0.22、纤芯直径105 m的光纤中，每支半导体激光器功率10 W，光纤输出端面功率达到116.84 W，光纤耦合效率达到97.36%，亮度达到8.88 MW/(cm2sr)。通过ZEMAX和ORIGIN软件分析了光纤对接出现误差以及单芯片半导体激光器安装出现误差时对光纤耦合效率的影响，得出误差对光纤耦合效率影响的严重程度从大到小分别为垂轴误差、轴向误差、角向误差。
应用ZEMAX光学设计软件模拟了一种多芯片半导体激光器光纤耦合模块，将12支808 nm单芯片半导体激光器输出光束耦合进数值孔径0.22、纤芯直径105 m的光纤中，每支半导体激光器功率10 W，光纤输出端面功率达到116.84 W，光纤耦合效率达到97.36%，亮度达到8.88 MW/(cm2sr)。通过ZEMAX和ORIGIN软件分析了光纤对接出现误差以及单芯片半导体激光器安装出现误差时对光纤耦合效率的影响，得出误差对光纤耦合效率影响的严重程度从大到小分别为垂轴误差、轴向误差、角向误差。
2014, 26: 031014.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031014
摘要:
研究了局域能量脉冲注入条件下高超声速进气道流场的扰动情况。数值模拟采用三维雷诺平均N-S方程，分别利用ROE格式和二阶中心格式对对流通量和粘性通量进行离散处理；用高斯-赛德尔隐式格式对方程进行时间推进求解，采用k-两方程模型用于湍流的数值模拟。开展了高超风洞平板流场能量注入实验，获取了高速纹影图像，并对实验结果与计算结果进行比较。研究表明，能量注入产生的冲击波能与高超流动产生的斜激波发生强烈干扰，脉冲能量的引入可能引起高超声速进气道流量俘获率产生剧烈震荡，从而导致进气道流场的性能急剧下降。
研究了局域能量脉冲注入条件下高超声速进气道流场的扰动情况。数值模拟采用三维雷诺平均N-S方程，分别利用ROE格式和二阶中心格式对对流通量和粘性通量进行离散处理；用高斯-赛德尔隐式格式对方程进行时间推进求解，采用k-两方程模型用于湍流的数值模拟。开展了高超风洞平板流场能量注入实验，获取了高速纹影图像，并对实验结果与计算结果进行比较。研究表明，能量注入产生的冲击波能与高超流动产生的斜激波发生强烈干扰，脉冲能量的引入可能引起高超声速进气道流量俘获率产生剧烈震荡，从而导致进气道流场的性能急剧下降。
2014, 26: 031015.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031015
摘要:
通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、极化曲线和磨粒磨损实验分析，研究了不同Cr加入量对TiC-VC增强铁基激光熔覆层耐蚀性和耐磨性能的影响。结果表明：熔覆层中物相主要为-Fe，TiC，VC和TiVC2。随着Cr加入量的增加，伴随有残余奥氏体及Cr3C2的出现，且Cr3C2呈长条状部分聚集、部分单独分布。熔覆层的耐蚀性与耐磨性随Cr加入量的增加呈现先增加后降低的趋势。熔覆粉末中加入适量的Cr元素能显著提高熔覆层的硬度与耐蚀性。当添加质量分数为3.0%的Cr时，熔覆层硬度高达1090HV0.2，且相同磨损条件下熔覆层磨损失重仅约为Q235钢的1/26；当添加质量分数为9.0%的Cr时，所得熔覆层的耐蚀性最好，约为不添加Cr时的3.26倍。
通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、极化曲线和磨粒磨损实验分析，研究了不同Cr加入量对TiC-VC增强铁基激光熔覆层耐蚀性和耐磨性能的影响。结果表明：熔覆层中物相主要为-Fe，TiC，VC和TiVC2。随着Cr加入量的增加，伴随有残余奥氏体及Cr3C2的出现，且Cr3C2呈长条状部分聚集、部分单独分布。熔覆层的耐蚀性与耐磨性随Cr加入量的增加呈现先增加后降低的趋势。熔覆粉末中加入适量的Cr元素能显著提高熔覆层的硬度与耐蚀性。当添加质量分数为3.0%的Cr时，熔覆层硬度高达1090HV0.2，且相同磨损条件下熔覆层磨损失重仅约为Q235钢的1/26；当添加质量分数为9.0%的Cr时，所得熔覆层的耐蚀性最好，约为不添加Cr时的3.26倍。
2014, 26: 031016.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031016
摘要:
采用大功率半导体激光熔覆和重熔的工艺在低碳钢表面制备Ni-Fe-B-Si-Nb合金非晶复合涂层，并对所得涂层进行了纳米压痕性能测试。研究结果表明，当激光熔覆时激光功率为0.8 kW，熔覆速度为0.36 m/min，送粉速度为12 g/min，重熔时激光功率为3.5 kW，熔覆速度为8 m/min，在低碳钢表面成功制备了Ni40.8Fe27.2B18Si10Nb4非晶复合涂层，涂层主要由非晶相和NbC颗粒相组成。纳米压痕测试结果表明经激光重熔后所得非晶复合涂层的显微硬度和弹性模量远远大于未重熔的熔覆层，并且也大于同成分大块非晶。
采用大功率半导体激光熔覆和重熔的工艺在低碳钢表面制备Ni-Fe-B-Si-Nb合金非晶复合涂层，并对所得涂层进行了纳米压痕性能测试。研究结果表明，当激光熔覆时激光功率为0.8 kW，熔覆速度为0.36 m/min，送粉速度为12 g/min，重熔时激光功率为3.5 kW，熔覆速度为8 m/min，在低碳钢表面成功制备了Ni40.8Fe27.2B18Si10Nb4非晶复合涂层，涂层主要由非晶相和NbC颗粒相组成。纳米压痕测试结果表明经激光重熔后所得非晶复合涂层的显微硬度和弹性模量远远大于未重熔的熔覆层，并且也大于同成分大块非晶。
2014, 26: 031017.
doi: 10.3788/HPLPB201426.031017
摘要:
采用自适应光学（AO)系统对湍流大气进行校正时，非等晕性误差的影响不可避免。基于空间谱滤波技术，围绕湍流大气角度、聚焦、角度与聚焦相耦合非等晕性问题，进行了统一建模，给出了不同情况下的理论描述公式，分析了纯角度和纯聚焦非等晕误差中不同泽尼克模式分量所占比份。针对典型AO系统工作模式，分析了不同高度大气层对非等晕性误差的贡献。实际应用时，根据应用场景，应对AO系统工作模式和信标模式做优化匹配选择。
采用自适应光学（AO)系统对湍流大气进行校正时，非等晕性误差的影响不可避免。基于空间谱滤波技术，围绕湍流大气角度、聚焦、角度与聚焦相耦合非等晕性问题，进行了统一建模，给出了不同情况下的理论描述公式，分析了纯角度和纯聚焦非等晕误差中不同泽尼克模式分量所占比份。针对典型AO系统工作模式，分析了不同高度大气层对非等晕性误差的贡献。实际应用时，根据应用场景，应对AO系统工作模式和信标模式做优化匹配选择。
2014, 26: 032001.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032001
摘要:
背向散射光诊断系统是惯性约束聚变实验中的重要诊断装置。概述了神光Ⅲ原型激光装置背反系统的基本结构和工作原理，详细介绍了一种全口径光斑透过率和光谱响应标定方法。该方法以高功率激光光源和氙灯光源作为标定源，利用特殊的标定光路形成大光斑覆盖背反系统光学元件的全部口径，模拟散射光在全孔径背反系统上的分布，分别对系统的透过率和光谱响应进行了标定。标定结果表明，全孔径背向散射系统受激拉曼散射支路能对波长大于400 nm的光进行传递，在527 nm处的透过率较低。
背向散射光诊断系统是惯性约束聚变实验中的重要诊断装置。概述了神光Ⅲ原型激光装置背反系统的基本结构和工作原理，详细介绍了一种全口径光斑透过率和光谱响应标定方法。该方法以高功率激光光源和氙灯光源作为标定源，利用特殊的标定光路形成大光斑覆盖背反系统光学元件的全部口径，模拟散射光在全孔径背反系统上的分布，分别对系统的透过率和光谱响应进行了标定。标定结果表明，全孔径背向散射系统受激拉曼散射支路能对波长大于400 nm的光进行传递，在527 nm处的透过率较低。
2014, 26: 032002.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032002
摘要:
采用感应耦合等离子体刻蚀技术，以CF4/Ar/O2为反应气体对熔石英元件表面进行修饰，研究并分析了CF4和Ar流量对刻蚀速率、熔石英表面粗糙度和微观形貌的影响。结果表明，CF4化学刻蚀与Ar的物理轰击对熔石英样品表面修饰效果存在一定竞争关系，当它们达到平衡时表面粗糙度最小。通过对不同流量气体刻蚀过后熔石英表面粗糙度和光学显微形貌分析获得了较为理想的气流量配比，该研究为反应等离子体修饰熔石英光学元件以获得较高光学性能提供工艺参考。
采用感应耦合等离子体刻蚀技术，以CF4/Ar/O2为反应气体对熔石英元件表面进行修饰，研究并分析了CF4和Ar流量对刻蚀速率、熔石英表面粗糙度和微观形貌的影响。结果表明，CF4化学刻蚀与Ar的物理轰击对熔石英样品表面修饰效果存在一定竞争关系，当它们达到平衡时表面粗糙度最小。通过对不同流量气体刻蚀过后熔石英表面粗糙度和光学显微形貌分析获得了较为理想的气流量配比，该研究为反应等离子体修饰熔石英光学元件以获得较高光学性能提供工艺参考。
2014, 26: 032003.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032003
摘要:
对于大尺寸高精密光学元件，不仅要对光学元件表面低频面形精度和高频粗糙度进行控制，还需要严格限制中频误差，以保证其使用性能和稳定性。为了确定光学元件的不合格区域并指导其返修，引入经验模态分解(EMD)和Wigner分布(WVD)函数方法，通过理论分析确定该方法与功率谱密度函数间的关系，实现对光学元件表面中频误差的辨识与定位。实验结果表明：EMD-WVD方法不仅可以识别分布在实验光学元件表面15~27 mm空间频率为0.1 mm-1的中频误差，还可以减小多分量信号所引起的空间频率为1.0~1.5 mm-1的交叉项干扰，提高中频误差辨识的准确率。
对于大尺寸高精密光学元件，不仅要对光学元件表面低频面形精度和高频粗糙度进行控制，还需要严格限制中频误差，以保证其使用性能和稳定性。为了确定光学元件的不合格区域并指导其返修，引入经验模态分解(EMD)和Wigner分布(WVD)函数方法，通过理论分析确定该方法与功率谱密度函数间的关系，实现对光学元件表面中频误差的辨识与定位。实验结果表明：EMD-WVD方法不仅可以识别分布在实验光学元件表面15~27 mm空间频率为0.1 mm-1的中频误差，还可以减小多分量信号所引起的空间频率为1.0~1.5 mm-1的交叉项干扰，提高中频误差辨识的准确率。
2014, 26: 032004.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032004
摘要:
介绍了铟活化诊断氘氘中子产额的测量原理，分析了中子产额测量不确定度的来源及评定方法。中子产额测量不确定度主要由灵敏度标定不确定度、活化射线净计数不确定度、立体角测量不确定度及测量系统的随机误差等构成。评估了灵敏度标定过程中加速器中子与聚变中子能量差异、大厅散射中子本底等因素对灵敏度标定的影响，并评估了宇宙射线本底对活化射线净计数测量的影响。分析了中子产额处于不同量级时起主要作用的不确定度分量，提出了减小灵敏度标定不确定度的方法。以实验数据为基础，对具体的实验数据进行了分析计算。结果表明：利用伴随粒子法在加速器中子源上标定出铟活化测量系统灵敏度的相对标准不确定度为4.3%。中子产额低于1010时，产额测量不确定度大于7%，活化射线净计数误差是产额测量误差的主要来源；产额大于1010时，测量不确定度好于7%，中子产额测量不确定度主要由灵敏度标定不确定度引起。
介绍了铟活化诊断氘氘中子产额的测量原理，分析了中子产额测量不确定度的来源及评定方法。中子产额测量不确定度主要由灵敏度标定不确定度、活化射线净计数不确定度、立体角测量不确定度及测量系统的随机误差等构成。评估了灵敏度标定过程中加速器中子与聚变中子能量差异、大厅散射中子本底等因素对灵敏度标定的影响，并评估了宇宙射线本底对活化射线净计数测量的影响。分析了中子产额处于不同量级时起主要作用的不确定度分量，提出了减小灵敏度标定不确定度的方法。以实验数据为基础，对具体的实验数据进行了分析计算。结果表明：利用伴随粒子法在加速器中子源上标定出铟活化测量系统灵敏度的相对标准不确定度为4.3%。中子产额低于1010时，产额测量不确定度大于7%，活化射线净计数误差是产额测量误差的主要来源；产额大于1010时，测量不确定度好于7%，中子产额测量不确定度主要由灵敏度标定不确定度引起。
2014, 26: 032005.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032005
摘要:
为了开发稀土有机配合物作为激光工作物质，分别以均苯三甲酸（H3BTC）、苯六甲酸（H6MTA）和1,2,3,4,5,6-环己六甲酸（H6CCA）为配体合成了三种Nd(Ⅲ)的二元发光配合物。通过元素分析、等离子体原子发射光谱和红外光谱对其化学组成进行了结构表征，确定其化学结构依次为Nd(BTC)4H2O，Nd2(MTA)6H2O和Nd2(CCA)4H2O，并对其热稳定性和荧光性能进行了分析测试。三种配合物的发射谱均有三个带状谱带，位于近红外区，其对应于Nd(Ⅲ)离子的特征跃迁4F3/24I9/2，4F3/24I11/2和4F3/24I13/2。结果表明，羧酸类钕(Ⅲ)配合物在近红外区具有明显的特征发射，具有良好的热稳定性和较好的发光性能，可以作为潜在的激光介质。
为了开发稀土有机配合物作为激光工作物质，分别以均苯三甲酸（H3BTC）、苯六甲酸（H6MTA）和1,2,3,4,5,6-环己六甲酸（H6CCA）为配体合成了三种Nd(Ⅲ)的二元发光配合物。通过元素分析、等离子体原子发射光谱和红外光谱对其化学组成进行了结构表征，确定其化学结构依次为Nd(BTC)4H2O，Nd2(MTA)6H2O和Nd2(CCA)4H2O，并对其热稳定性和荧光性能进行了分析测试。三种配合物的发射谱均有三个带状谱带，位于近红外区，其对应于Nd(Ⅲ)离子的特征跃迁4F3/24I9/2，4F3/24I11/2和4F3/24I13/2。结果表明，羧酸类钕(Ⅲ)配合物在近红外区具有明显的特征发射，具有良好的热稳定性和较好的发光性能，可以作为潜在的激光介质。
2014, 26: 032006.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032006
摘要:
在惯性约束聚变研究中，为研究激光等离子体互作用产生的受激布里渊与受激拉曼散射光(SRS)，基于神光Ⅲ原型装置利用新的背向散射诊断系统对真空黑腔靶与充气黑腔靶以及有无束匀滑效果情况下的散射光光谱进行了测量。实验发现，在相同条件下，充气黑腔靶SRS散射光比真空黑腔靶大，在终端光学组件中使用束匀滑效果后也能降低散射光。诊断系统记录的散射光强度及光谱的时间变化过程对研究激光等离子体相互作用提供了重要的数据支撑。
在惯性约束聚变研究中，为研究激光等离子体互作用产生的受激布里渊与受激拉曼散射光(SRS)，基于神光Ⅲ原型装置利用新的背向散射诊断系统对真空黑腔靶与充气黑腔靶以及有无束匀滑效果情况下的散射光光谱进行了测量。实验发现，在相同条件下，充气黑腔靶SRS散射光比真空黑腔靶大，在终端光学组件中使用束匀滑效果后也能降低散射光。诊断系统记录的散射光强度及光谱的时间变化过程对研究激光等离子体相互作用提供了重要的数据支撑。
2014, 26: 032007.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032007
摘要:
为观测和分析铜掺杂聚-4-甲基-1-戊烯（PMP/Cu）低密度泡沫材料中铜颗粒的三维空间分布，采用高分辨X射线断层扫描技术，扫描PMP/Cu泡沫材料样品，对铜颗粒在聚合物泡沫中的分布进行了成像分析。经过图像处理和三维重构，获得铜颗粒在PMP聚合物泡沫中的三维立体分布图。结果分析显示：铜纳米粒子在PMP泡沫中存在团聚现象；不同尺寸的团聚物形态呈现出明显的多样化特征，小颗粒团聚物趋于球形，大颗粒团聚物趋于不规则的短木棒状，与在电子显微镜下直接观测到的结果一致。研究表明，该技术可以在不破坏样品的前提下，实现对有机聚合物泡沫材料中掺杂金属颗粒空间分布情况的直接观测。
为观测和分析铜掺杂聚-4-甲基-1-戊烯（PMP/Cu）低密度泡沫材料中铜颗粒的三维空间分布，采用高分辨X射线断层扫描技术，扫描PMP/Cu泡沫材料样品，对铜颗粒在聚合物泡沫中的分布进行了成像分析。经过图像处理和三维重构，获得铜颗粒在PMP聚合物泡沫中的三维立体分布图。结果分析显示：铜纳米粒子在PMP泡沫中存在团聚现象；不同尺寸的团聚物形态呈现出明显的多样化特征，小颗粒团聚物趋于球形，大颗粒团聚物趋于不规则的短木棒状，与在电子显微镜下直接观测到的结果一致。研究表明，该技术可以在不破坏样品的前提下，实现对有机聚合物泡沫材料中掺杂金属颗粒空间分布情况的直接观测。
2014, 26: 032008.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032008
摘要:
在间接驱动的惯性约束聚变（ICF）驱动器中，为控制靶腔入口及其附近光场的偏振特性及辐照均匀性，采用二维光谱角色散（2D-SSD）、随机相位板（RPP）和正交偏振板（OPCP）联用的束匀滑方案，数值模拟和理论分析了OPCP对焦面及离焦面处光场偏振特性以及强度均匀性的影响，并讨论了正交偏振板单元数的选取问题。结果表明，不同单元数正交偏振板对焦面及其附近光场偏振特性和强度均匀性的影响程度不同，且光场偏振特性对离焦并不敏感。此外，离焦会使强度均匀性变差，适当增加正交偏振板单元数可以在一定程度上减弱这种影响。
在间接驱动的惯性约束聚变（ICF）驱动器中，为控制靶腔入口及其附近光场的偏振特性及辐照均匀性，采用二维光谱角色散（2D-SSD）、随机相位板（RPP）和正交偏振板（OPCP）联用的束匀滑方案，数值模拟和理论分析了OPCP对焦面及离焦面处光场偏振特性以及强度均匀性的影响，并讨论了正交偏振板单元数的选取问题。结果表明，不同单元数正交偏振板对焦面及其附近光场偏振特性和强度均匀性的影响程度不同，且光场偏振特性对离焦并不敏感。此外，离焦会使强度均匀性变差，适当增加正交偏振板单元数可以在一定程度上减弱这种影响。
2014, 26: 032009.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032009
摘要:
为了完善平面摇摆式抛光的理论并指导加工，基于Preston方程建立了平面摇摆式加工的去除模型，并使用该模型在Matlab中仿真计算元件上各点在不同加工参数情况下的去除量，最终得到不同加工参数情况下所产生的不同去除形貌。通过控制不同参数在430 mm430 mm平面石英元件上进行抛光实验，验证去除模型的正确性，对比相同参数下仿真得到的去除形貌和加工后检测得到的面形图可知该去除模型能够正确预测不同加工参数时的去除量，从而证实了该模型能够准确、有效地指导摇摆式抛光。
为了完善平面摇摆式抛光的理论并指导加工，基于Preston方程建立了平面摇摆式加工的去除模型，并使用该模型在Matlab中仿真计算元件上各点在不同加工参数情况下的去除量，最终得到不同加工参数情况下所产生的不同去除形貌。通过控制不同参数在430 mm430 mm平面石英元件上进行抛光实验，验证去除模型的正确性，对比相同参数下仿真得到的去除形貌和加工后检测得到的面形图可知该去除模型能够正确预测不同加工参数时的去除量，从而证实了该模型能够准确、有效地指导摇摆式抛光。
2014, 26: 032010.
doi: 10.3788/HPLPB201426.032010
摘要:
针对短脉冲激光打靶用溅射防护聚合物薄膜做了初步研究。研究了氟化乙丙共聚物(FEP)、全氟烷氧基共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物三种厚度均为25 m的聚合物薄膜的透过率,结果表明FEP薄膜在355 nm处光透过率达93%,有望用于激光打靶的溅射防护。进一步对FEP聚合物薄膜的波前畸变、激光损伤阈值进行了研究,结果表明80 mm的聚合物薄膜在632.8 nm处的透射波前畸变的峰谷值（PV值）为波长的1.006倍; 在采用输出波长355 nm,脉冲宽度9.3 ns的Nd:YAG激光为照射光源波长处,薄膜零损伤概率时的最高激光能量密度为10.35 J/cm2, 100%损伤概率时的最低激光能量密度为11.48 J/cm2。
针对短脉冲激光打靶用溅射防护聚合物薄膜做了初步研究。研究了氟化乙丙共聚物(FEP)、全氟烷氧基共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物三种厚度均为25 m的聚合物薄膜的透过率,结果表明FEP薄膜在355 nm处光透过率达93%,有望用于激光打靶的溅射防护。进一步对FEP聚合物薄膜的波前畸变、激光损伤阈值进行了研究,结果表明80 mm的聚合物薄膜在632.8 nm处的透射波前畸变的峰谷值（PV值）为波长的1.006倍; 在采用输出波长355 nm,脉冲宽度9.3 ns的Nd:YAG激光为照射光源波长处,薄膜零损伤概率时的最高激光能量密度为10.35 J/cm2, 100%损伤概率时的最低激光能量密度为11.48 J/cm2。
2014, 26: 033001.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033001
摘要:
通过二维和三维粒子模拟研究了高增益相对论速调管放大器中高次模式的激励机理,两者结果的一致性排除了高次非对称模式激励的影响。由此建立了高次模式起振的理论模型,给出了高次模式的起振电流。并通过在器件内加入微波衰减材料来抑制高次模式自激振荡,模拟获得了1.95 GW的微波输出,增益62.8 dB。
通过二维和三维粒子模拟研究了高增益相对论速调管放大器中高次模式的激励机理,两者结果的一致性排除了高次非对称模式激励的影响。由此建立了高次模式起振的理论模型,给出了高次模式的起振电流。并通过在器件内加入微波衰减材料来抑制高次模式自激振荡,模拟获得了1.95 GW的微波输出,增益62.8 dB。
2014, 26: 033002.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033002
摘要:
采用螺旋坐标系对有限厚度的螺旋带行波管进行了注波互作用的线性理论分析，利用自洽场理论得出了此结构中引入电子注后的热色散方程，数值计算了其小信号增益，分析了电子注参数和螺旋线厚度对于螺旋线慢波系统的色散特性的影响。结果表明：螺旋线厚度的增加，行波管的小信号增益也会增加，且带宽也略有增加。该结论为高增益宽频带的螺旋线行波管放大器的设计提供了理论基础。
采用螺旋坐标系对有限厚度的螺旋带行波管进行了注波互作用的线性理论分析，利用自洽场理论得出了此结构中引入电子注后的热色散方程，数值计算了其小信号增益，分析了电子注参数和螺旋线厚度对于螺旋线慢波系统的色散特性的影响。结果表明：螺旋线厚度的增加，行波管的小信号增益也会增加，且带宽也略有增加。该结论为高增益宽频带的螺旋线行波管放大器的设计提供了理论基础。
2014, 26: 033003.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033003
摘要:
设计了一种采用切比雪夫渐变线的TEM喇叭天线,分析了其工作原理,采用数值模拟的方法研究了其阻抗特性、传输特性与辐射特性,并在不同的馈入脉冲下与常用的线性渐变TEM喇叭天线进行了性能对比。结果表明: 切比雪夫渐变线TEM喇叭天线具有低反射、高带宽和高辐射场强的优点,其性能要明显优于线性渐变TEM喇叭天线,且馈入脉冲越宽,性能越明显。分析了最大反射系数对切比雪夫渐变线TEM喇叭天线辐射性能的影响,馈入脉冲越窄时,宜选择反射系数越大的辐射天线。
设计了一种采用切比雪夫渐变线的TEM喇叭天线,分析了其工作原理,采用数值模拟的方法研究了其阻抗特性、传输特性与辐射特性,并在不同的馈入脉冲下与常用的线性渐变TEM喇叭天线进行了性能对比。结果表明: 切比雪夫渐变线TEM喇叭天线具有低反射、高带宽和高辐射场强的优点,其性能要明显优于线性渐变TEM喇叭天线,且馈入脉冲越宽,性能越明显。分析了最大反射系数对切比雪夫渐变线TEM喇叭天线辐射性能的影响,馈入脉冲越窄时,宜选择反射系数越大的辐射天线。
2014, 26: 033004.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033004
摘要:
提出脊加载同轴交错圆盘波导慢波结构,并用电磁场仿真软件HFSS对其色散特性和耦合阻抗进行了计算，分析了不同结构参数对其高频特性的影响。研究表明：脊加载同轴交错圆盘波导有较好的色散特性，它比非同轴结构的带宽有明显增加，同时可以降低慢波结构的相速，用作行波管慢波结构时可以降低工作电压。脊加载同轴交错圆盘波导是一种全金属结构，散热性能好,损耗低，在毫米波及亚毫米波段的行波管中有较好的应用前景。
提出脊加载同轴交错圆盘波导慢波结构,并用电磁场仿真软件HFSS对其色散特性和耦合阻抗进行了计算，分析了不同结构参数对其高频特性的影响。研究表明：脊加载同轴交错圆盘波导有较好的色散特性，它比非同轴结构的带宽有明显增加，同时可以降低慢波结构的相速，用作行波管慢波结构时可以降低工作电压。脊加载同轴交错圆盘波导是一种全金属结构，散热性能好,损耗低，在毫米波及亚毫米波段的行波管中有较好的应用前景。
2014, 26: 033005.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033005
摘要:
在同轴传输线内外筒之间引入金属支撑杆，建立了同轴传输线中二维金属光子晶体的物理模型。利用等效电路方法分析其传播情况，通过低频和高频近似得到了两个特征频率。其中，金属光子晶体的第一个带隙从零频开始，到第一特征频率截止；第一个通带从第一特征频率开始，到第二特征频率截止；第一、第二特征频率与金属光子晶体的等效电参数相关。利用CST软件对模型进行了仿真计算，验证了等效电路分析结果的合理性。仿真结果显示，在沿纵向具有N个周期的有限结构中，光子晶体通带分裂成（N-1）个传输峰。并根据其电场分布得到了色散曲线。
在同轴传输线内外筒之间引入金属支撑杆，建立了同轴传输线中二维金属光子晶体的物理模型。利用等效电路方法分析其传播情况，通过低频和高频近似得到了两个特征频率。其中，金属光子晶体的第一个带隙从零频开始，到第一特征频率截止；第一个通带从第一特征频率开始，到第二特征频率截止；第一、第二特征频率与金属光子晶体的等效电参数相关。利用CST软件对模型进行了仿真计算，验证了等效电路分析结果的合理性。仿真结果显示，在沿纵向具有N个周期的有限结构中，光子晶体通带分裂成（N-1）个传输峰。并根据其电场分布得到了色散曲线。
2014, 26: 033006.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033006
摘要:
超宽谱短电磁脉冲的频谱可覆盖GPS工作频带，对GPS接收机的正常工作存在干扰威胁。从理论分析、数值仿真和实验方面研究了高重频超宽谱短电磁脉冲对GPS接收机干扰效果与脉冲参数之间的依赖关系。结果表明：若脉冲重复频率整数倍能落入GPS接收机工作频带内，高重频超宽谱短电磁脉冲对GPS接收机干扰效果较强，且达到相同干扰效果时所需脉冲幅值随重频增大而等比例减小，即脉冲幅值与重频乘积保持为常数；若重频整数倍偏离GPS接收机工作频带，高重频超宽谱短电磁脉冲对GPS接收机干扰效果不明显。
超宽谱短电磁脉冲的频谱可覆盖GPS工作频带，对GPS接收机的正常工作存在干扰威胁。从理论分析、数值仿真和实验方面研究了高重频超宽谱短电磁脉冲对GPS接收机干扰效果与脉冲参数之间的依赖关系。结果表明：若脉冲重复频率整数倍能落入GPS接收机工作频带内，高重频超宽谱短电磁脉冲对GPS接收机干扰效果较强，且达到相同干扰效果时所需脉冲幅值随重频增大而等比例减小，即脉冲幅值与重频乘积保持为常数；若重频整数倍偏离GPS接收机工作频带，高重频超宽谱短电磁脉冲对GPS接收机干扰效果不明显。
2014, 26: 033101.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033101
摘要:
探索不同管径和长度的多壁碳纳米管（MWCNT）的太赫兹（THz）谱特性,采用透射型太赫兹时域光谱系统研究了5个不同管径和长度的MWCNT样品的太赫兹吸收谱和折射率谱,并对比和分析了它们的差异。结果表明：在0.2～2.0 THz内,多壁碳纳米管太赫兹吸收没有特征吸收峰,吸收强度随着频率的增加而增加,并可以拟合为不同斜率的直线,且MWCNT在THz波段的吸收强度与管径和长度成正比。折射率随着频率的增加呈指数衰减,同时,管径是影响其折射率的一个重要因素,而长度对其影响不大。
探索不同管径和长度的多壁碳纳米管（MWCNT）的太赫兹（THz）谱特性,采用透射型太赫兹时域光谱系统研究了5个不同管径和长度的MWCNT样品的太赫兹吸收谱和折射率谱,并对比和分析了它们的差异。结果表明：在0.2～2.0 THz内,多壁碳纳米管太赫兹吸收没有特征吸收峰,吸收强度随着频率的增加而增加,并可以拟合为不同斜率的直线,且MWCNT在THz波段的吸收强度与管径和长度成正比。折射率随着频率的增加呈指数衰减,同时,管径是影响其折射率的一个重要因素,而长度对其影响不大。
2014, 26: 033102.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035105
摘要:
研究中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上鬼脉冲产生的原因及其对装置调试测量的影响，通过束流动力学模拟、热分析、蒙特卡罗模拟以及初步实验结果分析，证明了鬼脉冲将会明显破坏阻拦型测量，并会在束线管道上造成温度升高和辐射强度增大。研究表明：鬼脉冲成为限制FEL-THz装置正常工作的重要原因，为保证FEL-THz顺利出光，鬼脉冲必须予以消除，并简要讨论了鬼脉冲的消除方法。
研究中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上鬼脉冲产生的原因及其对装置调试测量的影响，通过束流动力学模拟、热分析、蒙特卡罗模拟以及初步实验结果分析，证明了鬼脉冲将会明显破坏阻拦型测量，并会在束线管道上造成温度升高和辐射强度增大。研究表明：鬼脉冲成为限制FEL-THz装置正常工作的重要原因，为保证FEL-THz顺利出光，鬼脉冲必须予以消除，并简要讨论了鬼脉冲的消除方法。
2014, 26: 033201.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033201
摘要:
为了实现复杂电磁环境下电晕放电辐射信号的探测，从信号特征入手，通过对电晕电流的计算和模拟实验，揭示了电晕放电的时、频域特征。在分析自然环境下噪声频率分布规律的基础上，设计了窄频段探测技术，通过设计特定频段的定向天线、增加高频宽带低噪声放大器、应用数字处理终端等方式，搭建了高灵敏度的微弱信号探测系统，成功探测到自然环境中600 m外的电晕放电辐射信号。实验结果充分证明了电晕放电辐射信号的远距离探测的可行性，为电晕放电目标探测提供了重要的技术手段。
为了实现复杂电磁环境下电晕放电辐射信号的探测，从信号特征入手，通过对电晕电流的计算和模拟实验，揭示了电晕放电的时、频域特征。在分析自然环境下噪声频率分布规律的基础上，设计了窄频段探测技术，通过设计特定频段的定向天线、增加高频宽带低噪声放大器、应用数字处理终端等方式，搭建了高灵敏度的微弱信号探测系统，成功探测到自然环境中600 m外的电晕放电辐射信号。实验结果充分证明了电晕放电辐射信号的远距离探测的可行性，为电晕放电目标探测提供了重要的技术手段。
2014, 26: 033202.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033202
摘要:
研究了瞬态电磁波在地层中的传输特性，为井中雷达系统设计和地层信息解释提供重要依据。通过对传播速度和衰减系数的理论计算，确定目标物与井眼间的距离以及井中雷达最大的探测距离。基于以上雷达波传输特性的理论研究，设计了一个井中雷达系统。为了验证该系统的工作性能，在石灰岩地层中开展了实验测试。实验结果表明：该雷达系统能够探测到距离井眼8 m 远的金属目标。
研究了瞬态电磁波在地层中的传输特性，为井中雷达系统设计和地层信息解释提供重要依据。通过对传播速度和衰减系数的理论计算，确定目标物与井眼间的距离以及井中雷达最大的探测距离。基于以上雷达波传输特性的理论研究，设计了一个井中雷达系统。为了验证该系统的工作性能，在石灰岩地层中开展了实验测试。实验结果表明：该雷达系统能够探测到距离井眼8 m 远的金属目标。
2014, 26: 033203.
doi: 10.3788/HPLPB201426.033203
摘要:
随机耦合模型既继承了传统确定性电磁预测方法的优点，又能克服确定性预测方法对电大混沌腔体中电磁场量预测性能较差的问题。针对统计电磁学的研究运用现状，围绕混沌腔体的统计电磁预测技术，分析了随机耦合模型在理论研究及其测试应用中需要解决的非遍历性短周期耦合、任意孔缝辐射耦合及多腔体级联能量统计分析等关键技术及其研究思路，为随机耦合模型统计电磁预测技术的研究提供了一定的参考。
随机耦合模型既继承了传统确定性电磁预测方法的优点，又能克服确定性预测方法对电大混沌腔体中电磁场量预测性能较差的问题。针对统计电磁学的研究运用现状，围绕混沌腔体的统计电磁预测技术，分析了随机耦合模型在理论研究及其测试应用中需要解决的非遍历性短周期耦合、任意孔缝辐射耦合及多腔体级联能量统计分析等关键技术及其研究思路，为随机耦合模型统计电磁预测技术的研究提供了一定的参考。
2014, 26: 034001.
doi: 10.3788/HPLPB201426.034001
摘要:
碲锌镉材料（CdZnTe）是目前探测X射线和射线的最好材料之一。将241Am和137Cs辐射源作用于像素CdZnTe探测器，通过实验和仿真分别得到能量谱估计、能量分辨率和峰值效率。由实验和仿真结果得出:在662 keV的高能量下，厚度较大的CdZnTe探测器可获得更高的能量分辨率和峰值效率，但在59.5 keV低能处会出现拖尾升高和电荷损失的现象; 厚度较薄的探测器在低能处的特性反而更好。
碲锌镉材料（CdZnTe）是目前探测X射线和射线的最好材料之一。将241Am和137Cs辐射源作用于像素CdZnTe探测器，通过实验和仿真分别得到能量谱估计、能量分辨率和峰值效率。由实验和仿真结果得出:在662 keV的高能量下，厚度较大的CdZnTe探测器可获得更高的能量分辨率和峰值效率，但在59.5 keV低能处会出现拖尾升高和电荷损失的现象; 厚度较薄的探测器在低能处的特性反而更好。
2014, 26: 034002.
doi: 10.3788/HPLPB201426.034002
摘要:
果冻内爆实验是一种研究柱形汇聚条件下Rayleigh-Taylor不稳定性的实验方法，由于高速摄影图像不能分辨反弹阶段果冻内界面的扰动，因此采用中低能X光照相CCD相机接收技术开展果冻与气体混合区域的实验研究，获得了果冻环在不同时刻压缩、反弹的发展状况及其内外边界，并观测到果冻质量分数降低时果冻与气体混合界面的变化。实验结果表明：X光照相可作为测量湍流混合区域的半定量测试技术，有助于研究果冻内爆中的气液界面Rayleigh-Taylor不稳定性现象。
果冻内爆实验是一种研究柱形汇聚条件下Rayleigh-Taylor不稳定性的实验方法，由于高速摄影图像不能分辨反弹阶段果冻内界面的扰动，因此采用中低能X光照相CCD相机接收技术开展果冻与气体混合区域的实验研究，获得了果冻环在不同时刻压缩、反弹的发展状况及其内外边界，并观测到果冻质量分数降低时果冻与气体混合界面的变化。实验结果表明：X光照相可作为测量湍流混合区域的半定量测试技术，有助于研究果冻内爆中的气液界面Rayleigh-Taylor不稳定性现象。
2014, 26: 034003.
doi: 10.3788/HPLPB201426.034003
摘要:
选择了四种典型双极集成电路，在两种不同剂量率下，开展了不同温度的高温辐照加速实验，测量了典型双极集成电路的辐射敏感参数在不同高温辐照下的变化规律。实验结果表明：高温辐照能够给出空间低剂量率辐射损伤增强效应的保守估计，且存在最佳辐照温度，最佳辐照温度随总剂量的增加向低温区漂移，随剂量率的增大向高温区漂移，在相同剂量率和总剂量下，输入级为NPN晶体管的双极集成电路比输入级为PNP晶体管的最佳辐照温度低。
选择了四种典型双极集成电路，在两种不同剂量率下，开展了不同温度的高温辐照加速实验，测量了典型双极集成电路的辐射敏感参数在不同高温辐照下的变化规律。实验结果表明：高温辐照能够给出空间低剂量率辐射损伤增强效应的保守估计，且存在最佳辐照温度，最佳辐照温度随总剂量的增加向低温区漂移，随剂量率的增大向高温区漂移，在相同剂量率和总剂量下，输入级为NPN晶体管的双极集成电路比输入级为PNP晶体管的最佳辐照温度低。
2014, 26: 034004.
doi: 10.3788/HPLPB201426.034004
摘要:
从理论上分析了中子在CCD相机拍摄图像中引起的瞬态干扰噪声的机理,并针对两种不同类型的CCD相机,在能量为14 MeV和2.5 MeV的低强度稳态中子源上开展了实验研究,分析了噪声特征与入射中子能量、入射角度、注量及CCD相机结构的关系。实验结果表明中子瞬态干扰噪声主要表现为脉冲噪声,且出现斑点现象,与理论分析结果相吻合。研究得出了噪声特征随入射中子注量变化的规律,比较了不同能量及不同入射角条件下的噪声特性,并分析了两种不同结构的CCD相机响应特性的差别。
从理论上分析了中子在CCD相机拍摄图像中引起的瞬态干扰噪声的机理,并针对两种不同类型的CCD相机,在能量为14 MeV和2.5 MeV的低强度稳态中子源上开展了实验研究,分析了噪声特征与入射中子能量、入射角度、注量及CCD相机结构的关系。实验结果表明中子瞬态干扰噪声主要表现为脉冲噪声,且出现斑点现象,与理论分析结果相吻合。研究得出了噪声特征随入射中子注量变化的规律,比较了不同能量及不同入射角条件下的噪声特性,并分析了两种不同结构的CCD相机响应特性的差别。
2014, 26: 034005.
doi: 10.3788/HPLPB201426.034005
摘要:
设计了一款长度为265 mm的飞秒条纹管。采用短磁聚焦透镜和行波偏转板，并将行波偏转板置于磁透镜之前以提高偏转灵敏度。采用蒙特卡罗方法对阴极表面理想点和阴极狭缝发射的光电子初始参量进行了模拟抽样，用CST软件的Particle Tracking模块模拟跟踪了光电子的运行轨迹，统计分析了光电子在最佳像面上的位置分布和渡越时间，给出了光电子在最佳像面上的点扩展函数和调制传递函数。计算结果显示，所设计的条纹管阴极有效尺寸达到6 mm，放大率为2.4~2.5，动态空间分辨力大于55 lp/mm。经保守估算，条纹管的时间分辨力有望达到245 fs。
设计了一款长度为265 mm的飞秒条纹管。采用短磁聚焦透镜和行波偏转板，并将行波偏转板置于磁透镜之前以提高偏转灵敏度。采用蒙特卡罗方法对阴极表面理想点和阴极狭缝发射的光电子初始参量进行了模拟抽样，用CST软件的Particle Tracking模块模拟跟踪了光电子的运行轨迹，统计分析了光电子在最佳像面上的位置分布和渡越时间，给出了光电子在最佳像面上的点扩展函数和调制传递函数。计算结果显示，所设计的条纹管阴极有效尺寸达到6 mm，放大率为2.4~2.5，动态空间分辨力大于55 lp/mm。经保守估算，条纹管的时间分辨力有望达到245 fs。
2014, 26: 034006.
doi: 10.3788/HPLPB201426.034006
摘要:
为确定主动中子多重性反应系数对测量精度的影响,对大空腔探测系统主动中子多重性方法测量铀部件质量的全过程进行了直接模拟,基于MCNPX对28组相同浓缩度、相同密度、不同质量的内径1.2 cm的半球壳型铀部件进行了模拟研究,获得了反应系数与样品增殖的关系曲线。对半球型、内径1.2 cm的半球壳型铀部件的模拟测量质量偏差都在1.5%以内,对内径3.2 cm的半球壳型、半径6 cm和8 cm的圆柱型等形状差异较大的铀部件质量也仅偏小5%~10%。
为确定主动中子多重性反应系数对测量精度的影响,对大空腔探测系统主动中子多重性方法测量铀部件质量的全过程进行了直接模拟,基于MCNPX对28组相同浓缩度、相同密度、不同质量的内径1.2 cm的半球壳型铀部件进行了模拟研究,获得了反应系数与样品增殖的关系曲线。对半球型、内径1.2 cm的半球壳型铀部件的模拟测量质量偏差都在1.5%以内,对内径3.2 cm的半球壳型、半径6 cm和8 cm的圆柱型等形状差异较大的铀部件质量也仅偏小5%~10%。
2014, 26: 034007.
doi: 10.3788/HPLPB201426.034007
摘要:
针对电子脉冲脉宽调制技术的需求，提出了一种紧凑型电子脉冲脉宽对称型调制技术，其核心是利用交变电场对电子脉冲空间各部分电子施以差别性能量调制以达到调制电子脉冲脉宽的目的。详细阐述了该技术的工作原理，包括交变电场的选择、脉冲压缩幅度的变量关系以及轴向磁场的聚焦约束作用，分别给出了不同类型调制电场设置下脉冲压缩调制和展宽调制所对应的约束条件及实施例。
针对电子脉冲脉宽调制技术的需求，提出了一种紧凑型电子脉冲脉宽对称型调制技术，其核心是利用交变电场对电子脉冲空间各部分电子施以差别性能量调制以达到调制电子脉冲脉宽的目的。详细阐述了该技术的工作原理，包括交变电场的选择、脉冲压缩幅度的变量关系以及轴向磁场的聚焦约束作用，分别给出了不同类型调制电场设置下脉冲压缩调制和展宽调制所对应的约束条件及实施例。
2014, 26: 034008.
doi: 10.3788/HPLPB201426.034008
摘要:
针对目前基于工业CT图像的岩心孔隙计算中都采用局部自定义区域数据的问题,提出了一种基于岩心图像全部数据的孔隙率计算方法。其中,岩心目标的准确提取是该方法的关键。研究了图像中岩心目标与周边噪音的结构和位置关系,并以此为依据提出了一种工业CT图像的岩心目标提取算法。然后以CT图像中的岩心目标为数据源,通过目标内的孔隙像素与目标像素之比来计算单张图像的岩心孔隙率。而针对岩心的序列CT图像,则通过计算每张图像的孔隙率均值来获得该岩心的孔隙率。最后,以一岩心样本的CT序列图像为例,说明所提方法的准确性和有效性。
针对目前基于工业CT图像的岩心孔隙计算中都采用局部自定义区域数据的问题,提出了一种基于岩心图像全部数据的孔隙率计算方法。其中,岩心目标的准确提取是该方法的关键。研究了图像中岩心目标与周边噪音的结构和位置关系,并以此为依据提出了一种工业CT图像的岩心目标提取算法。然后以CT图像中的岩心目标为数据源,通过目标内的孔隙像素与目标像素之比来计算单张图像的岩心孔隙率。而针对岩心的序列CT图像,则通过计算每张图像的孔隙率均值来获得该岩心的孔隙率。最后,以一岩心样本的CT序列图像为例,说明所提方法的准确性和有效性。
2014, 26: 035001.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035001
摘要:
将并行时域有限差分方法用于分布式负载平行板有界波电磁脉冲模拟器模拟，并给出模拟器的尺寸参数对工作空间半高处几个测试点场的影响。研究结果表明：与源在x轴向距离上越靠近的点，其电场的上升沿越小；模拟器传输线最大宽度和最大高度之比为2，且下金属板宽度与传输线最大宽度相同时，测试点场的上升沿较小，半高宽较大；随着传输线在x方向投影长度的增加，与源位置x轴向等距离的测试点场的峰值增大，场的上升沿减小，但减小的量趋于平缓。且同轴线馈电时得到的各测试点场脉冲的上升沿要比直接加平面电场源的方式更大一点，半高宽则要小一点，但两者波形相似。
将并行时域有限差分方法用于分布式负载平行板有界波电磁脉冲模拟器模拟，并给出模拟器的尺寸参数对工作空间半高处几个测试点场的影响。研究结果表明：与源在x轴向距离上越靠近的点，其电场的上升沿越小；模拟器传输线最大宽度和最大高度之比为2，且下金属板宽度与传输线最大宽度相同时，测试点场的上升沿较小，半高宽较大；随着传输线在x方向投影长度的增加，与源位置x轴向等距离的测试点场的峰值增大，场的上升沿减小，但减小的量趋于平缓。且同轴线馈电时得到的各测试点场脉冲的上升沿要比直接加平面电场源的方式更大一点，半高宽则要小一点，但两者波形相似。
2014, 26: 035002.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035002
摘要:
基于单粒子理论模型及积分算法，编写了单粒子轨道数值模拟程序ALFA，分析了柱形和球形两种边界位形磁化等离子体靶中非热粒子通过库仑碰撞对D-T等离子体加热的能量沉积率。在均匀背景磁场及相同的D-T等离子体密度、温度条件下，柱形边界中非热粒子能量沉积率比球形边界更高。在相同等离子体温度及密度条件下，粒子的能量沉积率随磁场的增大而增大，但计算结果表明，磁场的有效作用区域存在明显的上下限值，当等离子体内磁场小于下限阈值时，磁场增加对粒子能量沉积率的提高贡献不大，而且当等离子体内磁场超过上限阈值后，磁场再增加对提高粒子能量沉积率的作用也不明显。对不同几何尺寸的磁化等离子体靶，磁场有效作用区域的上下限值不同，靶尺寸越大，相应的上下限阈值越小。提高等离子体密度，可增加粒子能量沉积率，也能降低磁场有效作用区域的上下限阈值。26035002
基于单粒子理论模型及积分算法，编写了单粒子轨道数值模拟程序ALFA，分析了柱形和球形两种边界位形磁化等离子体靶中非热粒子通过库仑碰撞对D-T等离子体加热的能量沉积率。在均匀背景磁场及相同的D-T等离子体密度、温度条件下，柱形边界中非热粒子能量沉积率比球形边界更高。在相同等离子体温度及密度条件下，粒子的能量沉积率随磁场的增大而增大，但计算结果表明，磁场的有效作用区域存在明显的上下限值，当等离子体内磁场小于下限阈值时，磁场增加对粒子能量沉积率的提高贡献不大，而且当等离子体内磁场超过上限阈值后，磁场再增加对提高粒子能量沉积率的作用也不明显。对不同几何尺寸的磁化等离子体靶，磁场有效作用区域的上下限值不同，靶尺寸越大，相应的上下限阈值越小。提高等离子体密度，可增加粒子能量沉积率，也能降低磁场有效作用区域的上下限阈值。26035002
2014, 26: 035003.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035003
摘要:
在建立电磁脉冲弹和相控阵雷达天线阵面弹目关系数学模型的基础上，对电磁脉冲弹使用过程中涉及到的天线阵面覆盖率等问题进行了研究，分析了弹道偏差等因素对天线阵面毁伤区域的影响，并进行了仿真计算。仿真结果分析表明，弹头引爆高度、落点精度等弹道参数对毁伤覆盖区域均会产生影响。为实现对目标的最佳毁伤效果，应综合考虑弹头引爆高度、弹道倾角、滚转角等参数精度，以及目标处功率密度等要求。
在建立电磁脉冲弹和相控阵雷达天线阵面弹目关系数学模型的基础上，对电磁脉冲弹使用过程中涉及到的天线阵面覆盖率等问题进行了研究，分析了弹道偏差等因素对天线阵面毁伤区域的影响，并进行了仿真计算。仿真结果分析表明，弹头引爆高度、落点精度等弹道参数对毁伤覆盖区域均会产生影响。为实现对目标的最佳毁伤效果，应综合考虑弹头引爆高度、弹道倾角、滚转角等参数精度，以及目标处功率密度等要求。
2014, 26: 035004.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035004
摘要:
为实现低密度粉末炸药的线同步起爆，研制了一种爆炸丝线起爆系统。储能装置采用3个低感电容并联，总容量为12 F；采用200 kV/100 kA场畸变开关作为放电开关；触发器产生1.5 kV脉冲经过高压脉冲变压器输出幅度大于40 kV的高压脉冲触发开关。在储能电容器充电40 kV下，电爆炸丝负载上获得了73 kA的脉冲电流。采用高速分幅相机观测了爆炸丝爆炸过程图像，结果表明爆炸丝膨胀过程的同步性较好。该线起爆系统已成功应用于爆炸膨胀环实验。
为实现低密度粉末炸药的线同步起爆，研制了一种爆炸丝线起爆系统。储能装置采用3个低感电容并联，总容量为12 F；采用200 kV/100 kA场畸变开关作为放电开关；触发器产生1.5 kV脉冲经过高压脉冲变压器输出幅度大于40 kV的高压脉冲触发开关。在储能电容器充电40 kV下，电爆炸丝负载上获得了73 kA的脉冲电流。采用高速分幅相机观测了爆炸丝爆炸过程图像，结果表明爆炸丝膨胀过程的同步性较好。该线起爆系统已成功应用于爆炸膨胀环实验。
2014, 26: 035005.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035005
摘要:
利用二极管的电压电流波形计算了电子束参数，建立了串级二极管和四路并联二极管阳极靶蒙特卡罗粒子输运计算模型，给出了两种情况下轫致辐射X射线场参数。结果表明：阳极靶厚度增加时，轫致辐射X射线平均能量增大，而能量转换效率先增大，后减小；距离串级二极管和四路并联二极管阳极靶5 cm位置处，X射线注量分别为76.50，3.74 mJ/cm2；光子平均能量分别为81.13，60.77 keV；半径为12 cm的圆面上，串级二极管X射线剂量呈马鞍形分布，均匀性为1.70∶1；边长为52 cm的正方形平面上，四路并联二极管X射线剂量均匀性小于6.30∶1；电子束轫致辐射转换效率分别为0.29％，0.32％。
利用二极管的电压电流波形计算了电子束参数，建立了串级二极管和四路并联二极管阳极靶蒙特卡罗粒子输运计算模型，给出了两种情况下轫致辐射X射线场参数。结果表明：阳极靶厚度增加时，轫致辐射X射线平均能量增大，而能量转换效率先增大，后减小；距离串级二极管和四路并联二极管阳极靶5 cm位置处，X射线注量分别为76.50，3.74 mJ/cm2；光子平均能量分别为81.13，60.77 keV；半径为12 cm的圆面上，串级二极管X射线剂量呈马鞍形分布，均匀性为1.70∶1；边长为52 cm的正方形平面上，四路并联二极管X射线剂量均匀性小于6.30∶1；电子束轫致辐射转换效率分别为0.29％，0.32％。
2014, 26: 035101.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035101
摘要:
基于高增益自由电子激光饱和状态的统计物理方法，在不同的电子束相空间初始分布下对原有理论进行了发展和推广，借助于多重数值积分技术解决了粒子束一般动量初始分布带来的计算困难，并以更接近实际的高斯动量分布为例进行计算。作为对比验证编写高斯初始动量分布下的直接数值模拟程序，将高斯初始分布同水袋两种初始分布的暖电子束入射情形下自由电子激光达到饱和时系统的光强、聚束因子和粒子相空间分布均进行相应计算和比较。结果表明：数值模拟和统计计算结果相一致；在目前选取的参数范围内，两种初始分布的相应结果差异并不显著。
基于高增益自由电子激光饱和状态的统计物理方法，在不同的电子束相空间初始分布下对原有理论进行了发展和推广，借助于多重数值积分技术解决了粒子束一般动量初始分布带来的计算困难，并以更接近实际的高斯动量分布为例进行计算。作为对比验证编写高斯初始动量分布下的直接数值模拟程序，将高斯初始分布同水袋两种初始分布的暖电子束入射情形下自由电子激光达到饱和时系统的光强、聚束因子和粒子相空间分布均进行相应计算和比较。结果表明：数值模拟和统计计算结果相一致；在目前选取的参数范围内，两种初始分布的相应结果差异并不显著。
2014, 26: 035102.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035102
摘要:
基于能量平衡原理，结合SRIM统计方法，以铝靶为例，对重离子束和强电子束产生高温高密度物质所需的束流参数进行估计，分析各自产生温稠密物质的优缺点。结果显示，从电子辐射能损和束流利用观点来看，1~10 MeV电子束产生温稠密物质具有较好的均匀性和较高的利用率；而重离子束加载可以获得较宽区域的温稠密物质。
基于能量平衡原理，结合SRIM统计方法，以铝靶为例，对重离子束和强电子束产生高温高密度物质所需的束流参数进行估计，分析各自产生温稠密物质的优缺点。结果显示，从电子辐射能损和束流利用观点来看，1~10 MeV电子束产生温稠密物质具有较好的均匀性和较高的利用率；而重离子束加载可以获得较宽区域的温稠密物质。
2014, 26: 035103.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035103
摘要:
在加速器束流诊断中，为了对获取到的逐束团位置数据降噪处理，以获得测量精度更高的数据用于进一步研究，上海光源束测组在束流注入阶段位置数据分析中引入并扩展了模式独立分析方法。将此方法中的数据处理对象由多个束流位置探头获取到的逐圈位置数据矩阵更改为单探头逐束团多圈位置矩阵，通过对矩阵进行奇异值分解提取其主要运动模式。此方法有效地将随机噪声与具有物理意义的真实信号分离开来，提取出加速器物理学家真正关注的束流运动模式，便于后续的束流不稳定性分析。
在加速器束流诊断中，为了对获取到的逐束团位置数据降噪处理，以获得测量精度更高的数据用于进一步研究，上海光源束测组在束流注入阶段位置数据分析中引入并扩展了模式独立分析方法。将此方法中的数据处理对象由多个束流位置探头获取到的逐圈位置数据矩阵更改为单探头逐束团多圈位置矩阵，通过对矩阵进行奇异值分解提取其主要运动模式。此方法有效地将随机噪声与具有物理意义的真实信号分离开来，提取出加速器物理学家真正关注的束流运动模式，便于后续的束流不稳定性分析。
2014, 26: 035104.
doi: 10.3788/HPLPB201426.035104
摘要:
对偏心束流在束流管道中产生的电磁场和束流模拟装置的偏心同轴线中的电磁场进行了理论分析。分析表明,在束流模拟装置阻抗较小时,二者存在显著差异。该差异对束流流强探测器、束流位置探测器和束流偏角探测器的标定有一定的影响。如果采用阻抗为50 的束流模拟装置标定束流位置探测器,得到的等效管道半径将比真实值偏小19%。利用理论分析结果,合理地解释了一个B-dot束流位置探测器的标定结果。
对偏心束流在束流管道中产生的电磁场和束流模拟装置的偏心同轴线中的电磁场进行了理论分析。分析表明,在束流模拟装置阻抗较小时,二者存在显著差异。该差异对束流流强探测器、束流位置探测器和束流偏角探测器的标定有一定的影响。如果采用阻抗为50 的束流模拟装置标定束流位置探测器,得到的等效管道半径将比真实值偏小19%。利用理论分析结果,合理地解释了一个B-dot束流位置探测器的标定结果。
2014, 26: 039001.
doi: 10.3788/HPLPB201426.039001
摘要:
采用计算流体力学方法，结合适当的边界条件，对超声速转子叶片非定常引射器进行了模拟。从结果可以看出:此类引射器内流态复杂，主气流出口斜激波干扰现象明显，叶片设计参数对引射器性能影响很大。叶片尾部的膨胀波有效诱导了被引射气流，在短距离内增强了气流混合，湍流效应对引射器性能的影响较小；叶片可维持自旋转，提升叶片转速可增强引射效率。最后，对引射器内的流动机理进行了探讨。
采用计算流体力学方法，结合适当的边界条件，对超声速转子叶片非定常引射器进行了模拟。从结果可以看出:此类引射器内流态复杂，主气流出口斜激波干扰现象明显，叶片设计参数对引射器性能影响很大。叶片尾部的膨胀波有效诱导了被引射气流，在短距离内增强了气流混合，湍流效应对引射器性能的影响较小；叶片可维持自旋转，提升叶片转速可增强引射效率。最后，对引射器内的流动机理进行了探讨。
2014, 26: 039002.
doi: 10.3788/HPLPB201426.039002
摘要:
为充分证明偏振移位键控可有效抑制大气湍流等因素的影响这一观点，对目前大气激光通信系统中广泛采用的几种强度调制和偏振移位键控技术进行详细的分析研究，从各调制方式的功率利用率、带宽需求、传输容量以及差错性能几个方面进行对比。研究结果表明，各调制方式各有千秋，不能一概而论。综合各方面性能考虑，偏振移位键控较其他几种强度调制方式更具优越性，其具有最大传输容量、最小的带宽需求和接收误码率。由此可见，偏振调制方式更适合应用于大气激光通信。
为充分证明偏振移位键控可有效抑制大气湍流等因素的影响这一观点，对目前大气激光通信系统中广泛采用的几种强度调制和偏振移位键控技术进行详细的分析研究，从各调制方式的功率利用率、带宽需求、传输容量以及差错性能几个方面进行对比。研究结果表明，各调制方式各有千秋，不能一概而论。综合各方面性能考虑，偏振移位键控较其他几种强度调制方式更具优越性，其具有最大传输容量、最小的带宽需求和接收误码率。由此可见，偏振调制方式更适合应用于大气激光通信。
2014, 26: 039003.
doi: 10.3788/HPLPB201426.039003
摘要:
采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius MagicWave3000job数字化焊机，对4 mm厚5083 H116铝合金进行了复合焊接试验。研究了电源特性、电流大小和热源间距等工艺参数对光纤激光-钨极惰性气体保护焊（TIG）复合焊接焊缝成形的影响规律，并分析了焊接接头的缺陷、显微硬度及力学性能。结果表明，光纤激光-TIG复合焊接5083铝合金，能够明显改善焊缝成形，提高焊接过程稳定性，特别是与变极性TIG电弧复合效果更为显著；光纤激光与变极性TIG电弧复合焊接，采用激光在前的方式，电弧电流150 A，且热源间距不大于4 mm，可以得到具有明亮金属光泽和均匀鱼鳞纹的焊缝，焊缝无气孔和裂纹缺陷，其表面有少量的下凹；复合焊接接头抗拉强度为318 MPa，达到母材强度的93%，延伸率为7.6%，高于单光纤激光焊接，断口分析为韧性断裂。
采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius MagicWave3000job数字化焊机，对4 mm厚5083 H116铝合金进行了复合焊接试验。研究了电源特性、电流大小和热源间距等工艺参数对光纤激光-钨极惰性气体保护焊（TIG）复合焊接焊缝成形的影响规律，并分析了焊接接头的缺陷、显微硬度及力学性能。结果表明，光纤激光-TIG复合焊接5083铝合金，能够明显改善焊缝成形，提高焊接过程稳定性，特别是与变极性TIG电弧复合效果更为显著；光纤激光与变极性TIG电弧复合焊接，采用激光在前的方式，电弧电流150 A，且热源间距不大于4 mm，可以得到具有明亮金属光泽和均匀鱼鳞纹的焊缝，焊缝无气孔和裂纹缺陷，其表面有少量的下凹；复合焊接接头抗拉强度为318 MPa，达到母材强度的93%，延伸率为7.6%，高于单光纤激光焊接，断口分析为韧性断裂。
