分子束外延系统束流系综理论分析

分子束外延(MBE)生长薄膜材料是一种非平衡态生长,生长过程主要由分子束流和晶体表面反应动力学控制.分子束流控制对生长的影响很大,真空蒸发理论导出的平衡蒸气压模型是目前描述分子束流的主要模型之一,但在实际应用中,模型在高蒸气压条件下对束流的描述存在较大偏差,制约生长的薄膜的化学组分均匀性和结构的单晶完整性的提高.本文系统研究了MBE生长HgCdTe薄膜过程的束流情况,采用系综理论,建立巨正则理论模型模拟束流情况,实验表明,相比平衡蒸气压模型,该模型能更准确的描述分子束流的本征物理行为.     

考虑二级近似下静电曲轴宽电子束聚焦系统的计算

本文对曲线坐标系下的静电宽电子束轨迹方程进一步深入研究，给出了该坐标系下的主轨迹方程以及考虑到二级近似下的曲轴轨迹方程，并将之转换成适合计算的形式。利用同心球系统论证了这种曲轴轨迹计算方法的合理性与可靠性，计算表明同心球近轴与实际轨迹之间、曲轴一级与二级近似下轨迹之间相差约在第五个数量级；由实际管型计算出的像差约在第四个数量级上，这在一般工程应用中是可以忽略的，但在高精度像管计算中却不能将之忽略。     

计算聚焦激光束传输的非自适应坐标变换

非自适应坐标变换对于提高计算聚焦激光束传输问题的精度和速度非常有效．常用的非自适应坐标变换是以真空中高斯型聚焦束的传输特征为基础的．在这种坐标变换中，高斯束的形状、大小保持不变，但其它类型的聚焦束，如平顶分布等，焦点处光斑(在变换后的坐标系中)会变大，这会使光束与计算区域的边界发生碰撞而使计算失败．本文提出另外一种非自适应坐标变换，可以根据焦点处光斑的实际大小来调整计算网格的收缩(或放大)，从而避免光束与计算边界的碰撞．     

大的标准TEM小室内谐振频率的计算

本文分别用ＦＤ－ＴＤ（时域有限差分）法和不均匀划分ＴＬＭ（传输线矩阵）法计算标准ＴＥＭ小室的谐振频率，在ＦＤ－ＴＤ法的计算中，提出一种新的磁边界条件的边理方法，节省了计算量，给出了大量未曾发表过的标准ＴＥＭ小室内谐振频率的计算结果，在不均均划分ＴＬＭ方法的计算中，按小室的自然结构不均匀的划分小室内的传播空间，也达到了节省计算量的目的，最后，对这两种方法和计算结果进行了比较。给出了若干结论。     

大的标准TEM小室内谐振频率的计算

本文分别用FD-TD(时域有限差分)法和不均匀划分TLM(传输线矩阵)法计算标准TEM小室的谐振频率。在FD-TD法的计算中,提出一种新的磁边界条件的处理方法,节省了计算量,给出了大量未曾发表过的标准TEM小室内谐振频率的计量结果。在不均匀划分TLM方法的计算中,按小室的自然结构不均匀的划分小室内的传播空间,也达到了节省计算量的目的。最后,对这两种方法和计算结果进行了比较。给出了若干结论。     

高斯束展开法的注记之四：聚焦贝塞尔声束

进一步给出高斯束展开法的推广。采用这一方法,计算了具有不同瓣数聚焦贝塞尔束的声场分布。结果表明：在某些情况下,聚焦贝塞尔声场中会出现两个焦点,而通常的聚焦声场一般只有一个焦点。     

分析一维光子晶体的传输矩阵法与光学薄膜的菲涅耳系数矩阵法的等效性

一维光子晶体与光学薄膜的结构都具有分层性,为了得它们分析方法的异同,本文比较分析了一维光子晶体能带结构的传输矩阵法与计算光学薄膜分光特性的菲涅耳系数矩阵法,结果发现两种方法在计算一维光子晶体与光学薄膜的反射率与透射率上是等效的,用菲涅耳系数矩阵法计算一维光子晶体的反射率R与入射光波长的变化规律的实例也表明这一点,这两种方法在公式表述中的差别在于位相改变量δ的符号的正负,但不影响计算结果。     

动态聚焦电子枪的计算与分析

采用动态聚焦电子枪能够提高ＣＲＴ的边缘分辩率，本文对一种动态聚焦电子枪进行了计算与分析，并讨论了其静态聚焦特性，动态聚焦特性及四极场的作用。     

90/10刀口法测量高斯激光光束束腰的两种计算方法

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是衡量激光器性能的重要参数.本文利用90/10刀口法测量高斯激光光斑尺寸及光束束腰尺寸,给出了两种计算方法,克服了传统方法过程繁杂的缺点,精度高、效率高,操作简单.     

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。     

直角刀口法测量激光光束质量

针对当前几种主要的激光光束质量检测方法的优点和不足,本文提出了一种改进的测量激光能量分布的方法.并根据该方法的特点设计了一种先对模拟信号差分后再进行A/D转换的测量电路方案.使用MATLAB对该方法和方案进行仿真分析,证明了该方法能准确还原复杂的能量分布图形和该测量电路能有效提高测量精度.     

刀口法测量高斯光束光斑尺寸的重新认识

文中对刀口法测量高斯光束斑直径时，通常多用能量比值86.5%所对应的位置作为光斑直径，但在一维测量情况下不能用这一数值，通过理论计算，导出了新的数值为95.4%。     

高能激光光束质量的评价方法

分析常用光束质量定义用于评价高能激光时的局限性。考虑高能激光系统的组成,由激光器出射光束到高能激光发射系统出口光束以及考虑大气对高能激光作用后靶面上形成光斑的光束质量的评价、层层推进给出高能激光在能量空间输运应用中光束质量的评价方法,依据该套评价方法可以将影响高能激光系统光束质量的各个因素分离出来,便于高能激光系统的试验研究及发展。     

应用于高能激光系统的发射聚焦装置研究

为了满足当前高能激光系统的工程应用需求,设计了针对高能激光聚焦的发射聚焦装置。首先选取了折反式二级扩束光学系统作为设计模型,然后利用光学设计软件序列模式对光学系统进行了设计优化,获得了平面波光束在不同距离聚焦的设计结果。其次由于平面波光束和高斯光束在调焦量上存在差异,通过矩阵光学理论计算了针对高斯光束聚焦的调焦修正量,并利用光学设计软件非序列模式重构光学系统,并以非相干空间合束的高斯光束作为入射光,进行了高能激光的传输聚焦仿真验证。在系统参数一致的条件下,与常规的离轴反射式光学系统进行对比。对比结果证实了本文设计的光学系统光学性能优良,可满足对入射高能激光在0.5~5 km范围内聚焦,最后开展的样机实验也验证了设计的正确性和合理性。     

强流静电会聚电子枪系统计算机模拟研究

轻、小型层流电子枪在电子束焊接,微波器件等方面具有广泛的应用,希望得到稳定的、环形分布且会聚良好的电子束.但传统电子枪的聚焦系统如磁聚焦或电磁混合聚焦存在结构复杂、重量大的缺点.我们采用具有优异电子发射和抗中毒能力的LaB6作为阴极材料,纯静电聚焦的方式进行仿真、设计.经过理论探讨和计算机模拟仿真,在5 000 V总电压下,输出300 mA强流电子束,导流系数达到了3.35 μA/V3/2.为下一步具体的结构设计提供了可靠依据.     

基于FD-BPM方法的阵列波导光栅模拟

给出了一种采用FD-BPM方法对整个阵列波导光栅(AWG)器件进行方便而精确地模拟的方法和一个AWG设计实例的模拟结果,并对模拟结果进行了分析.由模拟得到的器件基本参数与实际设计值符合得很好.     

激光微束仪的激光聚焦系统研究

提出一种新的激光聚焦系统，它由一个空间滤波系统和８０×聚焦物镜组成，后者为一个双反射式球面系统。用这个激光聚焦系统，激光微束仪能获得直径小于０．５～１μｍ的聚焦光斑。光斑尺寸和空间滤波系统的针孔光阑直径有关。     

平面近场测试高斯波束束腰半径的方法

高斯波束理论广泛应用于准光学、毫米波领域,束腰半径作为高斯波束最重要的参数,在工程应用中具有重要价值,有必要对其进行精确测量。提出了一种基于平面近场测试高斯波束束腰半径的方法,对准光学、毫米波装置的出射波束进行平面近场测试,根据采集的近场数据,反演远场方向图计算出束腰半径大小。进一步对近场电场数据进行高斯函数拟合及后处理,并利用高斯波束传输理论计算出束腰半径位置。本方法完全借用平面近场测试条件,通用性好,特别是解决了大口径装置束腰半径难以测试的难题。