通过对高能量密度激光器运行过程中腔镜存在的表面及背面吸收热量的有限元分析,得出腔镜表面在不同吸收热流密度和约束条件条件下热变形分布。指出提高腔镜反射率,改变腔镜的基底材料以及优化腔镜的约束条件是显著降低腔镜反射面变形的有效途径。

使用PSD作为大口径光学元件的质量评价标准,为保证检测系统的精度,标定了作为测试系统的大口径相移干涉仪的系统传递函数,并讨论了在对ICF驱动器中所使用的光学元件进行检测时产生的两种主要误差,即:由于放置倾斜导致的低频误差和由干涉条纹引入的高频误差。同时还分析了这些误差在进行计算和分析时可能造成的影响以及消除的方法。

研究了SiO₂半波覆盖层对HfO₂/SiO₂高反射膜1064nm激光损伤的影响,分析薄膜的激光损伤特性及图貌得出,对于单脉冲(1-ON-1)激光损伤,SiO₂半波覆盖层能提高HfO₂/SiO₂高反射膜的激光损伤阈值;可显著降低激光损伤程度,减小灾难性损伤发生的概率;可大幅度提高HfO₂/SiO₂高反射膜的抗激光损伤能力。

利用有限Hankel变换法,导出了周界等温-弹性支撑圆薄板在激光束辐照下的轴对称耦合热弹性弯曲振动近似解;针对具有不同弹性模量和热膨胀系数的薄板进行了热力耦合和非耦合弯曲振动的解析和有限元计算与分析。结果表明:热力耦合效应使薄板振动的振幅和周期都有所减小,其程度与材料的性能参数(如弹性模量和热膨胀系数等)密切相关,材料弹性模量和热膨胀系数越大,板振动中的热力耦合效应就越明显。

用光线追踪法分析反射翼几何形状对氙灯反射器光传输效率的影响。提出一种新的反射器几何构型仿渐开线型,其外形与标准渐开线相似,但翼展宽度短于标准渐开线反射器。用蒙特卡罗法模拟氙灯光能量在激光泵浦腔内的反射和吸收过程,计算结果显示:在合理选择反射翼的几何修正系数前提下,“仿渐开线型”反射器的光传输效率优于“短翼渐开线型”的光传输效率。在腔长、灯内径等设计约束条件受限的条件下,采用“仿渐开线”设计方法,能够最大限度地增大氙灯阵列输出的总泵浦能量。

通过对高能量密度氧碘化学激光器运行过程中存在的远场光斑漂移和变形实验现象的分析和测量,得出在高能量密度激光系统中谐振腔的各反射镜的同心度对远场输出光斑的漂移和变形影响很大。指出提高谐振腔内各反射镜在大气中的同心度及降低在激光系统抽真空过程中光腔盒的不稳定程度,是显著降低激光远场输出光斑漂移和变形的有效途径。

以环型腔反馈激光系统为主,综述了非线性激光系统的混沌动力学特性;分析了延迟反馈方法控制混沌的原理和稳定性条件,实现了对多介质非线性激光系统中的混沌控制。同时概述了近年来非线性激光系统中混沌控制的最新进展,诸如空间小微扰法、偶然正比反馈技术等,讨论了混沌控制在提高激光器功率和性能、利用混沌进行秘密通讯和信息处理等方面的应用前景。

详述了用于合肥自由电子激光用的光学速调管的物理设计与测试,以及光学速调管实际运行结果与升级计划。测试结果表明,考虑三维效应的OPERA3D场有限元计算法比解析设计更精确,多周期波荡器中任意周期磁场峰值受该周期外其它周期波荡器磁体的影响小于10%。

根据简单的计算模型,导出辐射能量谱形状因子和相干谐波辐射表达式,用此表达式讨论了不对称光学速调管的相干谐波辐射;对于合肥储存环相干谐波自由电子激光,提出了一个不对称光学速调管相干谐波辐射的研究方案,并作了详细的计算,结果表明在较高的电子束能量下,调整光学速调管和外激光参数,使辐射段波荡器的辐射基波与外激光的二次谐波共振,进行相干谐波产生实验,能获得109量级相干加强因子。

SASE自由电子激光可以产生短至0.1nm的高亮度(峰值亮度比当前的第三代同步辐射高10个量级;平均亮度高3～5个量级)、短脉冲(脉冲长度小于2个量级,达到亚皮秒水平)硬X射线相干光。因而被称为是继第三代同步辐射之后的第四代光源。SASE依据的是高增益自由电子激光原理,利用了光阴极微波电子枪技术和电子直线加速器技术。综述了SASE的历史发展、基本原理、基本结构、主要物理特征和对电子束的要求。

提出一个用一维数值模拟方法研究黑腔诊断孔的堵口现象模型。它被用来研究黑腔诊断孔的出射光透过率及其变化规律。计算结果表明,主要挡光区的径向运动尺度与靶宽度可比,因而一维平板模拟近似模拟诊断孔堵口现象是合理可行的;主要挡光区的密度基本上满足ρ>0.2g*cm-3的规律;等离子体层的横向膨胀使得光透过率增大,在膨胀因子为0.8时计算得到在神光II激光条件下典型黑腔的加权平均透过率为0.75。

采用爬山-模拟退火混合优化算法与旋转镂空掩模板工艺,针对基频光与三倍频光,设计并加工出口径80mm的连续位相衍射光学器件。在脉冲工作的Nd:YAG激光器上,实验研究了器件的光束匀滑性能,获得了与设计尺寸相符合、边缘陡峭、但包含较大顶部调制的光斑。初步验证了衍射光学器件在固体激光器光束匀滑上的应用可行性。

应用自旋-轨道劈裂不可分辨跃迁组理论对高离化Au元素激光等离子体0.3～0.4nm范围的X射线发射谱进行了分析。采用单温局域热动平衡近似,对实验谱进行理论模拟,并根据不可分辨跃迁组强度比得到等离子体的电子温度。

对无阶梯诱导空间非相干技术中前级光源太弱的问题进行了分析,开展了前级部分相干源的研究工作。利用向列液晶的电光特性,选用两种液晶盒作为散射体,完成了液晶散射法产生部分相干源的原理性实验,得出液晶散射光能量透过率、均匀性及相干性与外加电场的关系。实验表明通过改变外加电场,可以提高液晶散射光的强度和均匀性,同时降低其空间相干性。

以离子温度与电子温度之比为参数,将等离子体介电函数作展开,由此解析地求解了双离子成分等离子体的离子声快、慢波模的色散关系。与现有的其它解析理论相比较,所得到的解析公式更加准确。

高功率固体激光驱动器能源系统主要为闪光灯提供脉冲能量。在对能源系统的研究中,通过采用具有预电离技术的电容器一端接地的电路结构,选用新品低损耗电缆及其它措施,有效地抑制了电磁干扰和地电位抬高,提高了电路的能量转换效率,从而满足了惯性约束聚变驱动器对能源系统的要求。尤其加预电离后,闪光灯放电电流波形发生变形有利于提高放大器效率的变化。

从双间隙分离腔的色散关系式出发,通过数值计算求出了分离腔中TM₀₁₀模对应的谐振频率,并给出了腔内轴向电场的分布图,证实了分离腔中存在着电场反相的π模场。因此,可以将其用作电场反相的双间隙输出腔,来实现双间隙提取。并用2.5维粒子模拟程序卡拉特(KARAT)程序对这种分离腔输出回路进行了粒子模拟和优化设计。通过详细的冷测和调试实验,研制出了中心频率为3.74GHz,Q_L值为7.8的低Q_L值双间隙输出腔。

对“阳”加速器(1.2MV,1.5MA,120ns)上开展Z箍缩(Z-pinch)内爆等离子体实验产生强X光源的负载设计进行了基本的物理分析,在此基础上给出负载的结构尺寸,气体种类、密度和相关的参数。这些结果对物理问题的分析是有帮助的。

首次研究了磁绝缘线振荡器中射频场(包括辐射波场和空间电荷波场)对空间电荷的调制,得到了在饱和时谐波电流一阶分量的公式。这个公式表明:考虑空间电荷波时,在小信号和辐射波与空间电荷波同相的条件下,它将增强谐波电流。在大信号时,情况不确定;谐波电流一阶分量将随二极管上电压的增加而增加,随运行频率和饱和长度的增加而减小

利用变分法详尽地研究了X-波段盘荷波导中栏片圆弧对频率和尾场的影响,比较了不同栏片形状下加速模和横向模的频率与尾场。研究表明栏片形状对频率的影响较小,但对尾场的影响较大.在圆弧栏片和直边栏片两种情形下,最危险EH16模的尾场相差超过15％,因此栏片圆弧的作用是不能忽略的。

为研究HIRFL-CSR电子冷却装置中电子束穿过电子冷却装置中弯曲螺线管后电子横向能量的变化,用Poisson程序计算出弯曲螺线管的磁场分布,考虑了空间电荷效应,用数值方法模拟计算了电子在弯曲螺线管中的运动情况,得到了电子束横向能量变化最小时磁场各分量与电子束能量和弯曲螺线管几何尺寸之间的关系,并获得了电子束横向能量在束流截面的空间分布。

采用微波同轴耦合氧气放电产生高密度氧等离子体,经磁场约束后与一施加负偏压的金属板碰撞复合并反射,得到通量在1013～1016 atoms·cm-2·s-1范围可控、动能约为6～10eV的中性氧原子束流。用双探针技术对生成的氧等离子体进行了诊断测量。根据聚酰亚胺在原子氧作用下的剥蚀率对原子氧束流进行了标定测量。

理论计算了采用热释光剂量计(TLD)监测不同能量(14～32MeV)的质子注量灵敏度,在35MeV质子加速器上利用TLD对质子注量进行了监测,并将结果与法拉第筒所测注量进行了比较,证明采用TLD监测质子注量的结果是准确的。

建立了强流电子束撞击轫致辐射转换靶而使靶面产生回流离子的物理模型,得到了具有回流离子作用的轫致辐射转换靶前的空间电荷势分布,对可能产生的几种回流离子的运动尺度、回流离子对电子束束斑的影响和利用磁场补偿来消除回流离子的影响的方法进行了计算研究。

介绍了新型软开关脉冲电容充电技术,其基本电路采用串联谐振拓扑,具备零电流开关、恒流充电、内在短路保护等优点。导出了该基本电路重要参数的计算公式。仿真了一个16kJ/s充电电源的波形。在重复频率较高、负载电容容量偏小时的不利情况下,在基本恒流电路的基础上,探讨了几种改善充电电压稳定性的途径,同时保留了恒流源的优点。

分析了螺线管场下影响强流相对论电子束聚焦的主要因素,并给出了各影响因素所限制的最小焦斑。计算结果表明,当发射度和能散度的值分别控制在0.397mm*rad和1%以内,单个螺线管磁轴的偏心不大于0.54mrad;初始注入束偏心不大于1mrad时,对于20MeV、3kA的电子束和15MeV、2.5kA的电子束,最终打靶束焦斑均可小于1.5mm。

研究了合肥光源(HLS)储存环光学参数和聚焦结构参数间的微分关系,在改变三个输运线上游的光学参数时,计算和分析了下游各个聚焦结构参数。并且利用获得的表达式,结合合肥国家同步辐射实验室的实际改造需要,给出在满足插入件运行条件要求的各个聚焦结构参数。设计了能降低Wiggler插入点处横向振荡振幅函数的Lattice结构。