一种激光光斑衍射环的检测方法

提出一种对激光光斑的衍射环进行检测的方法,该方法将衍射环的检测转换到梯度空间进行.该方法首先应用衍射环梯度方向信息定位可能是衍射环的区域,然后应用衍射环梯度模值信息进行校验,找出真的衍射环,并对真衍射环进行精确定位,从而达到对光学元件进行间接损伤检测的目的.模拟激光光斑图像的衍射环检测实验表明,该方法误报率低,定位准确.

强激光条件下5CB液晶中的激光诱导衍射环现象

强激光经5CB液晶传播时会产生非线性自相位调制现象,利用532nm和1 064nmCW激光研究了强激光条件下5CB液晶中的激光诱导衍射环现象,并对强激光在5CB液晶中产生自相位调制的现象和机理进行了讨论.当532nm激光和1 064nm激光功率密度分别大于10kW/cm2和300W/cm2时,接收白屏上有较明显的衍射环现象;当激光分别持续作用数十毫秒和数百毫秒量级时间时,接收屏上的衍射环现象消失.分别利用基尔霍夫衍射积分公式的菲涅耳近似和夫朗和费近似形式对5CB中激光自相位调制和激光诱导衍射环进行了数值模拟,数值结果与实验结果符合的较好.基于热传导理论定性分析了5CB液晶在不同波长和入射条件下的三阶非线性系数.结果表明:在强激光入射条件下,热效应是自相位调制的主要原因,这种三阶非线性系数除了与液晶的吸收系数和作用时间相关,还与激光作用面积甚至激光诱导指向矢转动过程相关.

强激光诱导液晶衍射环现象的实验与数值研究

强激光在液晶材料中传输时易诱导非线性效应,这种非线性效应对液晶器件光学性能有一定影响。高斯光束通过平行排列的5CB液晶材料后产生自衍射图像,利用高速相机对不同光强的532nm激光通过5CB液晶后的衍射图样成像,获得了从激光作用瞬间到液晶温度达到清亮点附近时衍射图样的变化过程。通过衍射图样对液晶材料光致折射率变化的性质进行了分析。利用基尔霍夫衍射积分公式数值模拟研究了相应强度532nm高斯光束通过非线性液晶材料后在衍射屏上的衍射图样,并与实验结果进行了比对,定性分析了液晶非线性对液晶器件性能的影响。

用月牙形波带求圆孔夫琅禾费一级衍射环的角半径

用类似菲涅耳半波带的简单几何分析方法 。

波前场曲对激光诱导液晶远场衍射环的影响

为了明确入射激光参量对激光诱导衍射环的影响及其机理,利用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,数值模拟研究了高斯光束波前场曲对于高斯光束通过自散焦液晶介质后远场衍射图样的影响。结果表明,当波前场曲为无穷大时,随着光强的逐渐增大,远场衍射光斑中心明暗交替变化;当波前场曲为正时,随着波前场曲的减小,远场衍射光斑中心强度逐渐变暗并且平滑;当波前场曲为负时,随着波前场曲绝对值的减小,远场衍射光斑中心光强逐渐变强,且中心衍射亮斑较细锐。利用基尔霍夫衍射积分公式中的振幅因子和相位因子对这种现象进行了阐述,这对理解波前场曲与非线性相位因子的相互作用机制是有帮助的。

空间自位相调制生成激光衍射环研究介质的热致非线性

本文通过衍射理论分析了介质中由于热致非线性而产生的衍射环。根据空间自位相调制原理，由衍射环数可近似求出介质的热光系数。并从实验上对茶酒精溶液的热致非线性进行了研究，其结果与用Ｚ－ｓｃａｎ法测量值基本相同。

衍射极限储存环束流注入物理方案的设计及模拟

衍射极限储存环(DLSR)作为第四代同步辐射光源,正得到世界各国的大力发展和建设。如何在尽量减小对存储束流扰动情况下,高效率地将束流注入到储存环中,是衍射极限储存环设计与运行中的重要课题之一。传统的局部凸轨注入法有着很长的历史,应用广泛且技术成熟,但是传统凸轨注入法会对存储束流造成扰动,且衍射极限储存环的动力学孔径较小,这给传统凸轨注入法的应用带来了困难。为了解决这些问题,改进了一些传统的离轴注入法,提出并发展了一些在轴的注入方法。合肥先进光源(HALF)是规划建设中的衍射极限储存环光源,基于HALF储存环的物理设计方案,设计并应用了几种离轴或在轴的注入方案,通过粒子跟踪和模拟的方法验证了它们的可行性并研究了注入效率等物理问题,并对模拟结果进行了讨论和总结。

衍射极限储存环物理设计研究进展

总结了国内外在衍射极限储存环(DLSR)物理设计方面的研究进展。为了在合理的周长范围内实现超低束流发射度,DLSR线性束流光学设计普遍采用紧凑型多二极铁消色散结构。在非线性动力学优化中,通常采用相移控制技术、解析和数值优化技术减小由色品六极铁导致的强非线性效应。DLSR束流接受度较小,主要考虑脉冲多极铁偏轴注入和快速冲击磁铁在轴注入两种注入方案。束流集体效应(尤其是束流内部散射和托歇克散射效应)随发射度降低而增强,需要采用束长拉伸、横向反馈等方法提高DLSR中束流的稳定性。

平面波经小圆环衍射轴上光强特性分析

从标量衍射理论出发,采用瑞利-索末菲衍射边界条件,通过求解第一类瑞利-索末菲衍射积分得到平面波经圆环衍射后轴上的波函数,进而分析轴上的光强特性以及光强极值数量、位置和大小与衍射圆环内外孔径的关系.比较用传统的光强定义和精确定义得到的光强公式的偏差,以及偏差与内外半径的关系.并将圆环衍射向内半径为零和外半径为无穷大两个方向进行推广,即对圆孔和圆形障碍物两种情况下的衍射情况进行讨论.

平面波圆环光阑衍射的边界衍射波理论

根据M aggi-Rub inow ic边界衍射波理论和亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理,给出了平面波圆环边界衍射波积分公式。圆孔、圆屏衍射以及轴上光场分布可作为其特例得到。分析了衍射场的轴上光强分布特点。数值计算比较表明,使用文中所给公式与直接用基尔霍夫衍射积分公式作数值计算的结果完全一致,而在近场使用瑞利衍射积分与文中结果有较大差异。

高斯光束圆环衍射与光学系统质量评价

根据任意波型的光波的小孔衍射公式计算了高斯光束圆环衍射的光强分布与环围功率分布;分析了以平面波的圆孔衍射分析激光发射光学系统的光学质量所造成的误差。指出:正确地评价光学系统的质量,必须考虑入射波型和光学系统的具体结构。

线性介质中衍射调制环的数值研究

利用二维快速傅里叶变换算法研究了高功率激光在线性介质中传输形成低频调制的特性，根据这些调制特性给出了线性介质中Ｆｒｅｓｎｅｌ数的定义，并得到了线性介质中衍射调制环数跟Ｆｒｅｓｎｅｌ数的变化关系。

低能区衍射限储存环同步辐射的应用浅析

在科学技术新需求的推动下,同步辐射光源持续往前发展。目前,同步辐射装置发展已历经三代,正处于第四代同步辐射光源蓬勃发展阶段。基于衍射极限储存环的同步辐射装置是第四代同步辐射光源的典型代表之一。第四代同步辐射光源主要发展趋势是进一步减小电子束流发射度,使光源具有极好的横向相干性,以及产生圆截面辐射的能力。如果束流发射度降至光学衍射极限“辐射波长/4π”,其亮度比第三代同步辐射光源高2个数量级。这种同步辐射光源在性能上发生的质的飞跃,将给同步辐射实验技术带来实质性的突破,从而给前沿科学技术研究和现代产业发展带来全新的机遇。从国际同步辐射发展趋势入手,首先介绍低能区衍射限储存环光源的特色和性能,然后介绍其带来的同步辐射实验技术的进步,并浅析低能区衍射限储存环光源在材料科学、能源科学、生命科学和环境科学上的应用,以及其带来的产业机遇。最后,总结和展望了低能区衍射限储存环光源带来的技术突破和潜在的应用前景。

中能衍射极限环中电阻壁和高频系统阻抗计算与优化

在衍射极限环中,由于采用了高梯度小孔径磁铁,真空盒尺寸相对于第3代同步辐射光源大幅减小,全环阻抗明显增大,因此在设计阶段需要对真空元件阻抗进行精准的评估与模型优化。本文计算了中能衍射极限环的多层电阻壁阻抗,针对衍射极限环给出了优化的电阻壁的材料选择;利用数值模拟程序,完成了对高频腔与三次谐波腔的设计、优化与阻抗计算;分析了由电阻壁阻抗、高频腔和三次谐波腔中的高次模引起的束流不稳定性,并对不稳定性问题提出了抑制方案。

THOMSON电子衍射的明环条件

从运动电子掠射的布喇格条件出发，导出Ｇ．Ｐ．

圆环衍射效应下涡旋光束的光强变化

为了分析拓扑电荷数以及相干性对部分相干涡旋光束的影响,利用部分相干光的统一理论和惠更斯-菲涅耳衍射原理,推导出随机电磁涡旋光束在自由空间中传播时,尤其是部分相干涡旋光束经圆环衍射后光强的计算公式,研究了部分相干涡旋光束通过圆环后的夫琅和费衍射特性。通过理论分析与数值计算表明,部分相干涡旋光束经圆环衍射后的光强分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。当入射光束的拓扑电荷数越大,相干长度越长,衍射孔径越小时,衍射光束的光强分布会更加清晰,衍射效果也更加明显。

圆环衍射中轴线上的光强分布

运用瑞利-索末菲衍射积分、菲涅耳衍射积分、夫琅和费衍射积分分别计算了圆环衍射在孔径轴线上的强度分布,并对计算结果进行了讨论。

衍射极限环光源纵向束流注入非线性优化（英文）

下一代同步辐射光源储存环动力学孔径较小,因而束流注入困难,可以通过纵向束流注入解决这一问题。为了使用更长的kicker脉冲,有必要降低高频频率以增加注入束流到储存束流的时移。因为同步辐射运动,时移更长的束流有更高的动量偏差,所以通过该方法进行注入需要储存环提供足够大的能量接受度和动力学孔径。用SSRF-U的候选磁聚焦结构来展示纵向束流注入非线性优化的可行方法。由一系列高频频率的最佳结果可知,低于界限频率时kicker脉冲不会继续增长。在束流模拟中,采用界限频率与合适六级铁强度,可使SSRF-U储存环束流注入达到最高效率。

电子衍射实验数据的计算机处理

电子衍射实验的数据处理比较繁锁,有些处理过程依靠直观判断,容易误判。尤其在实验过程中,若错认了第一环,便将影响整个实验的准确性,而实验者往往只能发现实验误差较大,数据一致性差等现象。还将影响一部分学生从实验数据了解到与衍射晶面相对应的衍射环在实验中的缺失现象。由于数据处理量大,学生既不能把精力集中于了解实验的目的、方法,也不利于实验技能的培养。教师批改实验报告,核对数据表格也较费时。

菲涅尔圆孔(屏)衍射的应用

类比干涉原理,利用菲涅尔圆孔(屏)衍射公式来计算"光滑"小球体的表面光洁度,并简要分析其局限。通过理论推导和实验分析,得出用菲涅尔圆孔(屏)衍射研究球体的光洁度是可行的方法。