两元摆动器自由电子激光器

提出一种两元摆动器,它的前一小段是空间周期磁场,后一段是空间均匀磁场。这种摆动器兼有空间均匀磁场摆动器那种结构简单、容易扩大尺寸的优点,而同时又因提高了电子横向运动速度,可望获得很高的激光增益和能量转换效率。     

纵向均匀磁场一阶自由电子激光动力学分析

本文的目的是对纵向均匀磁场一阶自由电子激光进行简要的动力学分析。证明可以采用同步旋进准静电磁场对纵向均匀磁场自由电子激光进行能量补偿,而使电子束品质、激光转换效率和单程增益大大改善。     

布氏角片状激光振荡器腔内损耗实验研究

为了研究布氏角片状激光器能量转换效率,提高激光器系统转换效率,采用实验的方法,对影响片状激光器转换效率的主要因素进行了理论分析并进行了实验验证,取得了能量输出与激光腔内损耗关系的数据。结果表明,多片结构带来的腔内固有损耗导致了激光器总体效率低下,由布氏角构形产生的腔内动态损耗限制了激光器连续工作能力,抽运损耗也对激光器能量转换效率有一定影响。     

紫外预电离TEA CO2激光器的实验研究

介绍了采用火花针紫外预电离高重复频率TEA CO2激光器系统的结构及其实验研究结果.该激光器的脉冲放电行为由旋转火花开关和高压脉冲触发器进行控制,并通过自动翻转电路实现对称张氏电极之间的均匀辉光放电.通过改变激光器工作气体气压、充气配比及注入能量,测量单脉冲输出能量.实验结果表明,激光器的输出能量及电光转换效率随CO2或N2充气压改变存在最佳点,最佳点与注入能量有关.输出能量及电光转换效率与总充气压呈线性关系.该激光器在单脉冲放电条件下比在高重复频率时能够注入更多的能量和充入更高的气压,脉冲能量最大输出可达53J以上,经过进一步地参数优化,该激光器最高的电光转换效率达到17%以上.     

自由电子激光器中的非线性过程和能量转换效率

自由电子激光器是依靠由相对论电子束产生的光的受激散射，来进行放大、振荡的一种激光器。实际上，利用电子束受激散射的常用方法是采用直流螺旋磁场作能量抽运。这种只是把电子束入射到螺旋磁场中的自由电子激光器，速度分布的准线性扩散效应大，输出光强度在短时间内达到了饱和。同时，由于能量转换效率有着与螺旋磁场的长度的平方根的依赖关系，所以仅仅依靠装置的大型化，是不能期待它的性能有飞跃的改进的。     

变参数摆动器的自由电子激光器——对具有轴向磁场的情形的讨论

对于具有轴向磁场的自由电子激光器,同样可以采用波长逐渐减小的摆动器以提高其转换效率。文中并给出了具体的计算公式,讨论了同无轴向磁场情形的区别。     

同步螺旋谐振腔电磁场作能量补偿的自由电子激光

本文的目的是对用同步螺旋谐振腔电磁场作能量补偿的纵向均匀磁场自由电子激光进行简要的动力学分析 证明了可以采用同步螺旋谐振腔电磁场对纵向均匀磁场自由电子激光进行能量补偿,而使电子束品质、激光转换效率和单程增益获得较大的改善。由于螺旋谐振腔制作工艺较简单,在将来的应用中可能有它独特的意义。     

自由电子激光器的能量模型

本文建立了自由电子激光器(FEL)的能量模型,分别计算了弱信号和强信号两种条件下FEL的能量转换效率。这一模型计算简便,物理意义清晰,适用于具有不同磁场结构的FEL,如螺旋场FEL、轴向场FEL或者螺旋场和轴向场相迭加FEL;并可用于处理多种问题,如谐波辐射、短波长辐射……及参量变化等。最后,值得一提的是,该模型对于三维问题也是完全有效的。     

连续波与脉冲激光器在三重态-三重态湮灭上转换中的应用（特邀）

三重态?三重态湮灭上转换是一种新型光子上转换技术,具有使用连续波光源激发、上转换波长灵活可调和上转换量子效率高等优点。在该上转换过程中,三重态光敏剂吸收激发光、发生系间窜越并作为三重态能量给体,通过三重态能量转移过程,敏化能量受体,处于三重态的受体分子发生三重态–三重态湮灭,产生能发生高效荧光过程的单重激发态（即上转换发光）,从而将低能量的光子转换为高能量的光子,这为提高太阳能电池的光电转换效率或光催化的效率等,提供了一种新的途径。实验中需要选用合适的激光器激发上转换体系产生上转换发光,并研究其具体光物理过程。如选用连续波二极管泵浦固体激光器（DPSSL）作为光源,激发光敏剂/受体体系进行上转换实验,可方便地研究激光功率密度对上转换发光效率的影响。此外,为了研究上转换发光的动力学过程,使用光学参量振荡器（OPO）可调谐纳秒脉冲激光器激发上转换体系,可以研究光敏剂的三重态寿命、分子间能量转移以及三重态–三重态湮灭等过程的动力学特征。文中介绍了在三重态–三重态湮灭上转换实验中连续波和脉冲激光器的使用方法。     

Wiggler强度递减的自由电子激光放大器分析

本文详细分析了强度递减的Wiggler对FEL放大器的饱和特性和能量转换效率的影响。结果表明:提高Wiggler磁场的递减率,将增大放大器的饱和长度和提高饱和光强,从而提高放大器的能量转换效率。对一台16μm园偏振FEL放大器,当递减率为10％时,最佳能量转换效率可达2％。     

A Novel Smith-Purcell FEL

A novel Smith-Purcell FEL with a relativistic electron beam of middle energy and a quasi-optical resonator composed of diffraction grating and three mirror reflector is described in this paper. Coherent radiation with peak power of tens of KW at 3 mm waveband is successfully detected from an experimental facility characterized by beam energy of 400-500 KeV, pulse length of 70 ns, pulse beam current of 0.2 KA, and pulse guide magnetic field of up to 1.2 T.     

长焦距高分辨率红外两档变焦光学系统设计

针对中波制冷型640512凝视型焦平面探测器,设计了一款长焦距高分辨率中波红外两档变焦光学系统。该系统工作波段为3.7～4.8 m,F数为4.0,长焦距为800 mm,短焦距为400 mm,采用二次成像技术不仅减小了前固定组镜子的口径,而且实现了100%冷光阑匹配。系统采用锗和硅两种红外材料,通过引入非球面来校正轴外像差和高级像差。设计结果表明,系统在33 lp/mm处,短焦距和长焦距的传递函数值均优于0.2,全视场畸变小于0.5％,具有结构紧凑、分辨率高、像质好等优点。     

高变倍比全动型变焦距光学系统设计

为了提高变焦距系统的变倍比、扩大系统的视场,同时简化系统的结构,采用多组全动型机械变倍补偿形式,同时对系统的前组进行复杂化设计。选取10个焦距位置进行设计计算,设计了焦距7.0～1 400.0 mm,视场0.25～47.44的200倍连续变焦距系统。整个系统由6组19片透镜组成,系统具有超大变倍比,大视场等特点。结果表明:多组元全动型变倍补偿形式对于实现大变倍比和简化系统结构是十分有效的。通过对设计结果以及凸轮拟合曲线分析,整个系统成像质量达到设计要求。     

横向压电驱动变形镜的迟滞特性及其闭环校正

横向压电驱动变形镜在自适应光学系统中应用广泛,其利用了压电陶瓷的横向逆压电效应驱动镜片实现变形。在高电场强度下变形镜迟滞曲线存在特殊的蝴蝶形,增加了控制难度,且变形镜无法正常工作。针对这一问题利用压电陶瓷极化及铁电材料的电滞回线理论进行了分析,明确了蝶形曲线产生的原因。通过实验确定了变形镜矫顽场强度在-500~-400 V/mm之间,迟滞曲线回归一般的柳叶形状。根据迟滞曲线的特点设计了静态的PID闭环校正系统,并进行了校正实验。结果表明,闭环校正后线性度得到明显提升,迟滞率可降低至1.8%。     

气流纺机框架结构件激光焊接工艺研究

气流纺机框架结构件是某大型纺机厂自行设计的重要零部件且用量较大,该部件由左右两块350×400mm厚3mm激光切割成型A3板之间有一个斜拉连接件三个垂直连接件焊接而成。该框架结构件上装有高速运转纱筒和其他机件,设计要求框架不但有足够的强度而且有较高的尺寸精度和平面度。作者通过对气流纺机框架结合件结构特点和焊接过程热变形温度场、应力场的分析、与原设计焊接方案的焊接结果比较,对原设计焊接方案进行了更改,采取了榫孔焊接方式、选择最佳焊接顺序、预除氧化层和氩气保护措施,用5000WCO2激光器在3000W功率下进行激光连续热传导焊接.在焊接过程中不需要施加任何外力定位,无预应力的影响,因而焊接变形微小,工艺具有较高的稳定性、可靠性。工艺实验在西门子数控五轴四联动激光焊接机床上进行,程序自动化、工作效率高,产品一致性好。激光焊接后的框架结构件平面最大变形小于0.2mm,与原设计焊接方案的实验结果比较,平整度提高5倍以上,焊缝均匀平整、焊缝熔深0.9-1mm,宽度1.75mm,强度达到设计要求。     

高倍率及大孔径扩束器的光学系统设计

高倍率及大孔径扩束器要求筒长短、口径大、轴上和轴外的像差都要很好地校正 ,所以光学系统的设计是非常困难的。论述了高倍率及大孔径扩束器的光学系统设计方法 ,给出了物镜通光口径为 2 0 0mm ,焦距为 4 0 0mm ,视场为 2mrad ,放大倍率为 4 5倍的扩束器的光学系统结构参数和像质评价结果     

Large diameter silicon technology and epitaxy

The intermediate results of Super Silicon Crystal project are introduced to serve a production platform of 400 mm silicon. SSi has already installed a 400 mm CZ furnace. Raw materials are sufficiently applicable for 36 inch hot zone. We discuss a contact part between a crystal suspending system and a subsidiary cone. A successful handling system for a fragile quartz crucible and for a heavy silicon crystal is also described. A wire saw for 400 mm wafers has already been installed in SSi and sliced 400 mm wafers are demonstrated. For 400 mm epitaxial wafers, we describe pretreatment for epitaxial growth at low temperature.     

小型化同心反射式手机镜头设计

基于现代社会对手机镜头高像素、小型化的要求,基于同心透镜原理设计了同心反射式手机镜头。通过光路计算,求解了系统的球差表达式,进一步获得了系统的初始结构。利用光学设计软件设计了光学系统,镜头采用像元大小为1.25 μm的曲面传感器,光学系统的F数为1.8,焦距为2.7 mm,最大全视场角为100°,系统总长为2.7 mm。设计结果表明,在空间截止频率400 lp/mm处,0.7视场的调制传递函数均大于0.34,全视场的调制传递函数均大于0.23,各视场的弥散斑半径均小于艾里斑。在全视场内,相对照度高于0.64,该设计满足手机镜头成像要求。     

铜蒸气激光器种子注入光腔的参数计算

用矩阵光学理论计算了由主振荡器和功率放大器组成的种子注入光腔。主振荡器光腔是由曲率半径R1=-250mm,R2=5000mm,相距L=2375mm的球面镜组成的正支非稳腔;功率非稳腔是由曲率半径R3=400mm,R4=5600mm,相距S=3000mm的球面镜构成的负支非稳腔。理论计算表明,该种子注入光腔可输出光束发散角约几十微弧的激光,可满足铜蒸气激光器主振荡器功率放大器(MOPA)的技术要求。     

Effects of magnetic field on pulse and CW operation of the large bore ionized gas laser

CW and pulse measurement distinguish between ion-drift gas pumping effects [1],[2] and other factors affecting laser output as a function of the confining magnetic field for large diameter (> 5 mm) ionized gas lasers. With pulse lengths too short for pumping to occur laser operation optimizes at 400 gauss, whereas in CW operation the optimum magnetic field may be > 2600 gauss (at low pressures).