超短脉冲通过拼接光栅的远场分析

从惠更斯-菲涅耳原理出发,得到了含有色差项的1/4圆光束在焦平面上的光场积分表达式(对于光束口径),以及具有不同相位延迟的4束1/4圆光束相干叠加后的光场表达式,并建立了该相干叠加场的远场的数学模型,并对光束口径为10 cm,焦距为200 cm,脉宽1 ps的实例进行了模拟,得到了单光束、4个子光束间无相差和存在相位差三种情况下的远场强度分布图。结果表明,单束1/4圆光束的远场不再中心对称,而是轴对称;当子光束间存在π相位差时远场将出现明显的焦斑分裂,因此光栅拼接应将束间相差控制在远小于π的水平上。

一种基于电感储能技术的紧凑型高功率脉冲源

基于电感储能技术 ,采用金属丝电爆炸断路开关 ,研制成功了紧凑型脉冲功率源 (其能量传输效率近 4 0 % ,体积约 0 3m3 )。它能在电阻负载上得到电流 >6 0kA、电压 >4 0 0kV、功率 >2 0GW的电脉冲 ,通过调节金属丝爆炸断路开关的长度、根数、直径、储能电感的大小、电容器的充电电压以及削尖开关中气体的压力等参数 ,在一定范围内容易实现同负载的阻抗匹配。

数值模拟高能中子照相

模拟了14 MeV中子在穿透样品后与闪烁体光纤的作用。对每根光纤中的能量沉积进行了计算,并转换成可见光(496 nm)光子数。在模拟实验中,分析了影响图像质量的因素。计算了散射中子本底与闪烁体和样品(聚乙烯)间距的关系。当间距为cm量级时,散射中子本底对图像的影响很小。计算表明系统对样品的甄别厚度与入射中子总数有关,在一定范围内近似与中子总数的对数成线性关系。通过模拟结果给出了理想平行中子束入射情况下系统的平面分辨率。

快中子照相中的点扩展函数计算

快中子照相中,基于反冲核原理探测快中子的有机闪烁体平板是普遍采用的快中子辐射转换体。模拟了D-T中子垂直入射BC400闪烁体平板,计算了不同厚度平板闪烁体的点扩展函数,对14.1 MeV快中子照相中闪烁体固有分辨率随厚度的变化进行了研究。计算结果表明,在不考虑二次中子与闪烁体作用及背景噪声等情况时,点扩展函数几乎不依赖于闪烁体厚度。同时,计算还表明在一定的分辨率范围内,由于荧光收集效率的限制,闪烁体厚度增加并不会改善图像对比度。

离心分离与激光分离

1998年10月,在日本名古屋举行的第6届液体和气体中分离现象国际会议,主要涉及同位素分离中的两种方法,即离心分离和激光分离。总体形势是激光分离方法有些关键技术尚待解决,而离心分离的大部分关键技术已经解决。

涡管分离器流场的数值模拟及试验研究

分析了湍流中的计算流体动力学ＣＦＤ模型。用介于ＡＳＭ和ＲＳＭ之间的一个混和模型，对涡管分离器中的流场进行了理论计算，得出了涡管分离器中的流场分布规律。然后用激光多普勒装置试验测试了分离器中的速度分布，揭示了在涡管分离器底部有强烈的方向向内的径向流动。这对涡管分离器的优化设计有着重要意义。

克尔介质中超连续谱的产生与自聚焦的抑制

从(3+1)维非线性薛定谔方程出发,理论上分析了超短脉冲频谱展宽与自聚焦的影响因素。分析得出:通过改变泵浦光的功率和光束口径,可以实现光谱的极大展宽并避免自聚焦成丝。数值模拟了小口径强泵浦光束在BK7玻璃中的传输过程并进行了实验验证。模拟结果显示在超连续谱产生的同时小尺度调制被完全抑制。实验结果表明:降低泵浦光功率,使光束不会因为全光束自聚焦而发生塌陷,同时还能控制除自聚焦外的其它非线性效应,进而改善近场光束质量。由于自相位调制是超短超强脉冲产生超连续谱的重要机制之一,需要维持传输过程中的泵浦光功率,由此最佳的入射光功率应选在全光束自聚焦功率阈值附近。

用于快点火研究的超短脉冲的相干合成

利用傅里叶光学方法,建立了一个基于远场的多束超短脉冲相干合成的理论模型。研究了一个口径为50 cm,脉宽为1 ps的超短脉冲相干合成系统的各种误差对脉冲远场时域和空域特性的影响。结果表明:若要求远场的一倍衍射极限区域的积分能量分布达到理想情况下的90%,该系统的相位延迟误差小于0.63,沿x方向角度误差小于0.37μrad,沿y方向角度误差小于0.34μrad;若要求远场叠加脉冲的时域展宽小于25%,系统的剩余啁啾因子应小于1.32(不考虑相位延迟)或1.52(考虑0.63的相位延迟)。

直接模拟蒙特卡罗法模拟二维平面蒸发亚稳态原子退激过程

在原子法激光同位素分离 (AVLIS)工程中 ,金属受电子束的加热而熔化 ,有一部分原子处于亚稳态能级 ,为了分析在蒸发过程中亚稳态原子退激对原子蒸气的速度、温度等物理特性的影响 ,采用直接模拟蒙特卡罗 (DSMC)法模拟钆原子蒸发过程 ,分析亚稳态原子退激过程对蒸气特性的影响。模拟结果表明 :亚稳态原子退激使得原子蒸气的速度增加 ,温度升高 ;克努森数Kn越小 ,原子间碰撞越频繁 。

基于中尺度气象模式的放射性爆炸烟云模拟

为模拟核爆炸或脏弹爆炸产生的放射性烟云的运动和放射性浓度分布,采用中尺度气象模式RAMS模拟了爆炸烟云的流动过程,考虑了烟云中颗粒的尺度分布和放射性活度分布及重力沉降过程。结果表明,可模拟出爆炸烟云的"蘑菇"状烟云运动过程,得到了爆炸烟云的三维流场和放射性浓度场。

离子引出过程的实验与数值模拟的比较

研究了原子蒸汽激光同位素分离器中离子的引出过程。将阴极离子流随时间的变化、离子引出时间受外电场和等离子密度的影响以及离子密度分布的变化等实验结果与数值模拟结果进行了比较，两者符合得较好。

快Z箍缩物理过程的PSPICE电路模拟方法分析

简单介绍了快Z箍缩概念和物理过程,以及Z箍缩物理过程不稳定性因素和简单分析。用PSPICE电路模拟方法解薄壳模型得到了箍缩时间、等离子体壳的速度、负载上的电流、电压变化规律等Z箍缩物理量。

考虑共振电荷转移的二维等离子体离子收集过程

对考虑了共振电荷转移碰撞过程的二维ＡＶＬＩＳ离子引出收集问题进行了数值模拟，分析结果表明：碰撞主要发生在鞘层中；影响碰撞损失率的主要因素是极板间距，应选择小于３ｃｍ的收集板间距；离子引出时间不是判断碰撞损失率的标准。

块状介质超连续谱相位的相干特性

块状介质超连续谱由一系列复杂的非线性过程产生。用两路飞秒泵浦光聚焦到熔石英玻璃上得到两束独立的超连续谱,实验上观察到它们形成的稳定干涉条纹;改变两路泵浦光的时间延迟,得到共线超连续谱形成的频率梳。实验证明,块状介质超连续谱的产生保持了泵浦光的相位锁定关系,泵浦光能量抖动和介质的缺陷都不会对超连续谱的相位带来明显的扰动。

CO激光激活化学反应分离铀同位素

由光声光谱方法测得的（２３５）ＵＦ６与（２３８）ＵＦ６的３ν３吸收光谱，选择出分离铀同位素的最佳ＣＯ激光谱线，对ＵＦ６与ＨＣｌ的化学反应进行了激光催化化学反应实验，从而论证了ＣＲＩＳＬＡ方法的可行性。

色散和高阶非线性对飞秒光参变放大的影响

群速度色散和高阶非线性效应是影响超强超短脉冲抽运下光参变放大能量转换效率的重要因素。为了提高光参变放大的能量转换效率,采用理论分析和数值计算的方法,模拟超强超短激光脉冲抽运下MgO∶LiNbO3晶体中的光参变放大过程,得到了不同抽运功率密度、不同群速度色散条件下光参变放大的能量转换效率曲线,并且讨论了高阶非线性效应对和脉冲时间波形和频谱的影响。结果表明,群速度色散会使抽运光脉宽增加,功率密度降低;大功率密度抽运下高阶非线性效应的影响不可忽略,它会进一步减小能量转换效率,还会使信号光的频谱展宽,为了提高单位晶体长度的参变放大增益,可以通过引入初始啁啾来抵消群速度色散的影响。

稳定大气条件下爆炸烟云的数值模拟研究

为了研究爆炸及燃烧产生的"蘑菇"状烟云,采用中尺度气象模式RAMS(regional atmospheric modeling system)模拟研究了冲击波过后的爆炸烟云运动过程.流场和涡度场结果显示,对于稳定层结大气条件,爆炸烟云在浮力作用下会形成浮力涡环结构;烟云在到达最大高度以后,形成了环套环的多涡结构.通过模拟不同爆炸当量和不同大气稳定度的烟云上升最大高度,得到了与目前常用的爆炸烟云上升公式一致的形式.

超短超强激光与薄膜铝靶作用加速产生质子的实验研究

实验研究了功率密度6×1016W/cm2、脉宽120fs的激光与5μm铝靶的相互作用,观测到了高能质子的产生。设计加工了用于测量质子能谱的Thomson质谱仪,用于快质子的测量。测得其能谱和产生的最高质子能量为180keV,同时测得质子发散全角为38°。

熔池中液态金属自由表面温度分布与液面形状研究

根据Ｙｏｕｎｇ－Ｌａｐｌａｃｅ方程对液态铀溶池的自由表面进行了数值计算。得到了表面凹陷与表面温度分布的关系。阐明了电子枪加热金属表面时出现的凹陷是由于原子蒸汽对液态金属表面反冲压力所引起的，而不是电子束的冲量造成的观点。对不同最高温度及不同熔池宽度的液态铀熔池表面凹陷形状进行了计算。