自适应扩束系统控制"飞行光束"聚焦特性

提出了一种应用自适应扩束系统解决“飞行光束”聚焦特性的方法 ,分析了系统的工作原理及调节特性。数值模拟结果表明 ,自适应扩束系统能够实现对“飞行光束”聚焦特性亦即焦点位置与焦斑大小的控制。     

高斯束展开法的注记之二：简单支撑矩形换能器声场

进一步给出高斯束展开法的推广。将文献中的圆形函数的高斯函数展开作为已知的结果,通过傅里叶或贝塞尔变换,余弦函数也可表示成高斯函数的叠加。因而菲涅尔场积分可以简化成一系列简单的代数函数的求和。利用这一方法,计算了简单支撑矩形活塞换能器声场分布。与解析解的数值结果相比,结果相当一致。     

一种新型锥台贝塞尔谐振腔

设计了一种新型锥台贝塞尔谐振腔,通过汉克尔波理论分析其产生贝塞尔波束的原理,利用几何光学估算其出现在传播轴上的区域。为了克服谐振腔因尺寸问题引起波束发散不聚束,可通过调节其传播方向加以解决。使用并矢格林函数作为迭代方程计算腔内的三维自再现模,通过太赫兹频段的数值模拟,对比其在平面镜上的场强分布及半高宽,验证了贝塞尔束聚焦的结论。产生的贝塞尔波束具有潜在的广泛应用前景。     

能散度对束输运和聚焦的影响

为了分析不同能散度的入射束流在直线感应加速器加速段和聚焦段的行为，利用束包络计算模型进行了计算考察，给出束流不同能散度对聚焦焦斑造成模糊范围的大小。计算结果表明，降低入射束流的能散度可显著降低焦斑的模糊范围。同时通过近似计算给出了由于加速间隙电压波动引起束聚焦焦斑模糊范围增大的上限值。     

氢脉泽束光学系统的改进设计

本文对氢脉泽传统的束光学系统提出了应用四极锥形内孔的短态选择器和双聚焦态选择器两种改进设计．推导了四极锥形态选择器束光学系统的设计公式，为实际设计需要提供了一定理论依据，经分析计算，它与六极态选择器相比，有效利用束流，聚焦速度快，缩短了原子束轨道．双聚焦态选择器排除了不需要的F＝1，mF＝1能级的原子，使进入储存胞的原子为振荡所需的F＝1；mF＝0上的有用原子，降低了原子自旋碰撞效应，使线宽减小．新的原子束光学系统有利于氢脉泽性能的提高．     

双光束Raman组束研究

着重研究了双光束拉曼组束改善准分子激光光束质量。通过理论计算得出，在畸变泵浦光作用下可以获得近衍射极限Ｓｔｏｋｅｓ光的放大。并在稳态和瞬态激光脉冲的条件下，讨论了Ｒａｍａｎ工作介质的选择。在此基础上进行了氯化氙准分子激光在氢气中的双光束Ｒａｍａｎ组束实验研究，近衍射极限Ｓｔｏｋｅｓ光在获得功率放大的同时，其远场分布保持不变。激光聚焦亮度提高约３０００倍。最后讨论了放大自发辐射的抑制。     

激光微束细胞操作系统

提出构建一种用于生物细胞操作的激光微束系统.即由Nd:YAG激光经物镜聚焦形成的光刀和He-Ne激光器经物镜聚焦形成的光镊组成的激光微束系统,进行了总体设计、关键部件设计和选择.在构建的激光微束操作实验系统上实现了非接触细胞操作,验证了光镊的力学效应.采用Nd:YAG经显微物镜会聚形成光刀可以对细胞或细胞器进行打孔或切割染色体.     

激光微束装置中的聚焦系统

本文提出一种新的激光聚焦系统,用于激光微束装置能获得小于1μm的聚焦光斑。它由一个具有一定倍率的空间滤波系统和一组短焦距、长工作距离的聚焦物镜组成。文中最后给出了测试结果。     

交变极性聚焦及其效应模拟

利用交变极性聚焦磁场聚焦存在稳定解的条件，合理设置聚焦布局，可有效抑止束质心的Corkscrew运动。实验结果表明，采用交变极性聚焦场聚焦，抑制了束脉冲顶部质心横向运动的发展，同时可剔除束脉冲前后沿能散度较大的那部分束。对实验所获束质心运动结果进行了打靶效应模拟，采用交变极性聚焦场聚焦，抑制束质心横向运动的效果是显著的。     

高斯束展开法的注记：指向性和辐射阻抗的简化计算

进一步给出高斯束展开法的推广。将文献中的圆形函数的高斯函数展开作为已知的结果,通过简单的数学变换,将贝塞尔函数和一阶Struve函数等特殊函数表示成高斯函数或其他简单函数的叠加。利用这一方法,计算了声学中一类活塞型声源的指向性函数以及均匀活塞的辐射阻抗函数。与特殊函数的直接计算结果相比,这种方法给出了相当一致的结果。     

激光跟踪瞄准系统的扩束系统设计

根据远距离激光跟踪瞄准系统对出射激光束的准直要求,设计了一个倍率18的激光扩束系统,系统地介绍了设计方法.按照高斯光束的透镜变换理论,计算了该扩束系统的正确离焦量,分析了系统的焦点偏移量对出射光束束腰位置和束腰半径的影响,指出扩束效率对焦点偏移量非常敏感,预测了精密调焦机构要注意的问题.     

滑动聚束SAR波束控制研究与设计

本文在分析聚柬SAR模式波束控制方式的基础上,指出滑动聚柬SAR控制波束始终指向远离成像区域的某个虚拟的焦点,其波束控常l方式实际上等同于聚束SAR模式的波束控制。在详细分析虚拟焦点固定的情况下,成像区域中各散射点分辨率的变化以及虚拟焦点到场景中心线的远近对分辨率的影响基础上,给出了一定分辨率下虚拟焦点到场景中心垂直距离的计算公式;然后以0．3m分辨率滑动聚柬SAR模式为例,进行了仿真计算,最后给出了0．3m滑动聚束SAR模式在运七飞机上的试验图像。     

基于四维切片图的相控阵超声辐射声场研究

声束聚焦是超声相控阵区别于常规超声检测方式的主要特点之一。该文研究了单源矩形换能器与一维线阵的辐射声场。在四维切片图的基础上详细分析了频率、阵元数和阵元间距对声束聚焦时焦斑和焦深的影响,进而分析了对检测分辨力和声压值的影响,换能器参数的优化结果对于相控阵探头的优化设计具有一定的参考价值。     

高斯束展开法的注记之三：辐射阻抗的简化计算

进一步给出高斯束展开法的推广。将文献中的圆形函数的高斯函数展开作为已知的结果,通过简单的数学变换,将贝塞尔函数和n阶Struve函数等特殊函数表示成高斯函数或其他简单函数的叠加。利用这一方法,计算了声学中一类活塞型声源的归一化辐射阻抗函数。与特殊函数的直接计算结果相比,这种方法给出了相当一致的结果。     

Ｍ形声束的解析描述

提出了一类新的声束,其径向轴对声场分布像大写字母“Ｍ”,故称之曰Ｍ形波束。分别给出了无限大孔径和有限孔径两种情形下Ｍ形声束的数学描述;计算了Ｍ形声束沿声轴以及在各截面上的声场分布。作为算例,给出了半径为２.５ｃｍ,中心频率为１ＭＨｚ,厄密系数Ｂ２＝４的一假想的换能器辐射声场分布。计算结果表明,这一换能器辐射的声场,在离开声源大约１０ｃｍ范围之内,具有Ｍ形声束形状;在大约这一距离以后的１０ｃｍ范围声束形状相对均匀。也讨论了这种Ｍ形波束在超声热疗和成像等领域的潜在应用。     

贝塞尔高斯径向偏振光束在衍射光学元件调制下多光球的产生

基于Richards－Wolf的矢量衍射积分公式,研究了贝塞尔高斯径向偏振光束在衍射光学元件(Diffractive optical elements, DOE)的调制下入射到由 两个相同高数值孔径透镜组成的4pi聚焦光学系统中的聚焦特性。由于DOE不同环之间相互干涉的原因,出现不同于原贝塞尔高斯径向偏振矢量光束的新聚焦特性。数值模拟结果显示贝塞尔高斯径向偏振光束经过此光学系统后,在焦点附近产生沿光传播方向的多个光球,其光球的个数与DOE的环数以及不同环的大小有关。若调节4pi聚焦系统两侧入射光束的整体相对相位还可以实现多个光球整体沿纵向方向的移动,实现了亮光链的作用,这对于矢量光束应用在光学显微镜、光存储和粒子操控等方面具有十分重要的意义。     

基于凹面光栅的光纤激光谱组束系统设计

光纤激光谱组束技术是实现大功率、高质量光纤激光输出的有效手段。在传统的外腔谱组束系统中,离轴阵元的效率下降限制了其组束潜力;在基于PTR布拉格光栅的谱组束系统中,随着组束阵元数目的增加,系统复杂程度、体积和重量随之增大,限制了其应用范围。针对当前谱组束系统中存在的诸多问题,采用凹面光栅作为色散元件构建新的谱组束系统。凹面光栅同时具有衍射分光和聚焦的功能,应用于谱组束系统中不仅可以解决离轴阵元效率下降问题,而且降低系统的复杂程度,有利于输出稳定性的提高。     

球面-锥面声透镜换能器的研究

通过数值计算和实际测量，研究了球面－锥面声透镜聚焦换能器产生的声场，证实其能产生较细长的聚焦声束，并且透镜的形状参数对聚焦声场分布有明显影响。     

凸面-锥面声透镜换能器研究

通过数值计算和实际测量，研究并证实了凸面－锥面声透镜聚焦换能器产生的声场，能产生较细长的聚焦声束，并且透镜的形状参数对聚焦声场分布有明显影响。     

光纤激光非相干组束技术的研究进展

光纤激光非相干组束技术作为可以大幅提高光纤激光器输出功率的有效手段已经引起了越来越多的关注。当前光纤激光非相干组束研究方法为偏振组束和波长组束。尤其介绍了’波长组束方面的研究进展,包括MOPA结构、三光栅结构和PTR布拉格光栅结构的波长组束。对各组束光束的性能参数进行了一定的分析对比．最后对非相干组束发展中存在的问题进行了探讨。