双色涡旋场驱动下高次谐波光子通道特性研究

本文研究了双色涡旋场驱动下高次谐波产生的光子通道特性。通过引入具有轨道角动量的涡旋光,利用光子通道和轨道角动量的一一对应关系,可以实现光子通道的区分。另外,研究发现,改变双色场中控制场和基频场的强度比,能够调控不同光子通道的谐波效率,获得具有特定轨道角动量的高次谐波,这为轨道角动量可控的极紫外涡旋阿秒脉冲的产生提供了基础。

高次多项式函数的“平行性”问题

通过研究二次函数的割线斜率与切线斜率相等即割线与切线相互平行,得到的条件为:该二次函数与割线两交点的横坐标数值的平均值等于该二次函数与切线切点的横坐标数值.进而将二次函数的这种切割线“平行”特性推广到高次多项式函数.采用数值均差法证明了由二次函数的切割线“平行”特性推广到高次多项式函数后的结论,此结论与高次多项式的最高次数和导数阶数有关.

基于h-BN的方向依赖高次谐波产生(特邀)

利用紧束缚电子能带结构并结合求解两能带半导体Bloch方程的方法,研究了单层h-BN的高次谐波产生过程。结果显示平行于驱动光偏振方向的谐波分量在截止区表现出异常的晶格取向依赖关系,当光子能量超过7.31 eV时,奇次谐波的取向依赖相对于较低级次的奇次谐波取向依赖表现出明显的30°角度偏移。确定了能够发生偏移的那些谐波光子能量与布里渊区M点处的载流子动力学相关。进一步的时频分析表明,当驱动光偏振沿zigzag方向时,截止区谐波仅在特定极性的激光半周期内产生,这导致了zigzag方向谐波的急剧减弱,从而造成了截止区晶格取向分布的偏移。这一现象对利用高次谐波光谱重建电子能带结构具有重要意义。

复矢量电流调节器抑制高速永磁电机高次谐波

永磁电机高速运行时,定子电流高次谐波的含量和幅值快速增加,增加涡流损耗、发热和转矩脉动,研究基于电压补偿改进算法抑制定子电流高次谐波。针对高速永磁同步电机运行过程中存在的交直轴电流分量强耦合以及电机参数非线性变化的问题,设计了复矢量电流调节器来提高解耦性能和动态响应以改进传统电压补偿的电流谐波抑制算法。首先,搭建了集成高速永磁同步电机模型、高速电机弱磁控制和谐波抑制算法的联合仿真模型。在此基础上,运用软件在环仿真方法,验证了复矢量电流调节器相比于传统的电压补偿算法的重大优越性。仿真结果表明,复矢量电流调节器大大降低了定子电流的高次谐波含量、总THD和转矩脉动。以上的研究可以为高速永磁电机高次谐波的抑制和仿真分析提供重要的理论和方法论指导。

外加静电场对O_(2)分子高次谐波的调制机制(特邀)

采用了Lewenstein强场近似方法,计算了外加静电场对O_(2)分子在线偏振激光场中高次谐波产生的影响。结果表明:1)当静电场方向平行激光偏振方向时,谐波谱出现双平台结构,截止频率增大,偶次和奇次谐波幅度相当;2)当静电场方向垂直时,谐波谱呈现单平台结构,偶次谐波比奇次谐波的幅度小两个量级左右;3)外加静电场对双心干涉极小值的位置基本没有影响。利用Lewenstein理论,可以将分子谐波谱视为分子两端电离通道产生谐波的叠加,对外加静电场控制高次谐波提供了参考。

时-空域波形优化延伸高次谐波截止能量的研究

在高次谐波发射三步模型的指导下,理论研究了三色场时-空域波形调控对谐波截止能量的影响.在时域调控下,通过改变三束激光场的强度比、相位和延迟时间获得了最佳的三色场时域波形.在该波形下,谐波截止能量得到最佳延伸.在空间调控下,在上述最佳波形的基础上选择适当的正向激光非均匀效应后,谐波截止能量得到了进一步延伸.并且,随着非均匀参数增大,谐波截止能量也可持续增大.通过分析激光波形、空间非均匀效应和谐波发射过程给出了谐波截止能量延伸的原因.并且,通过叠加部分谐波可获得脉宽为45 as的单个脉冲.

基于不同物理机制的固体高次谐波产生对激光参数依赖特性的理论研究

高次谐波产生(high-order harmonic generation,HHG)机制的研究,主要集中在带间极化和带内电流,以及由Berry曲率引起的反常电流机制上.将强激光诱导完整电流分解为不同机制的贡献,得到长期以来被忽视的混合项电流.通过数值求解半导体Bloch方程(semiconductor Bloch equation,SBE),研究了不同机制产生高次谐波的峰值振幅和激光波长相关性,探索了各电流机制之间的相干性.研究发现,无论是随着波长变化还是随着峰值振幅的变化,混合项电流与带间极化电流诱导的高次谐波谱有着十分相似的变化规律,以及极其接近的谐波强度;同时发现Berry曲率诱导的反常谐波只能产生垂直于激光场偏振方向的偶次谐波,且在波长和峰值强度变化过程中出现的极小值是反常谐波独有的特征.通过分析不同机制之间的干涉作用,发现带间极化谐波与带内谐波(包括反常谐波)在垂直偏振方向上发生了明显的相互干涉,而混合项谐波与带内谐波的相干则微乎其微.

高次凸非球面补偿检验方法研究

高次凸非球面镜是光学系统中至关重要的元件,通常作为次镜来补偿光学系统的轴外像差,但其检验方法一直是一大难点。基于背向零位检测方法,提出利用三透镜与单折射面组合的形式来补偿高次非球面的法线像差。首先选取高次非球面的二次比较面来简化计算,基于三级像差理论求解系统的初始结构,对高次非球面的法线像差进行补偿,使用ZEMAX软件仿真与优化后,设计结果完全满足要求。随后结合一块有效通光口径为170 mm、顶点曲率半径为266.8 mm的高次凸非球面反射镜,测得镜面的面形精度均方根为0.019λ(λ=632.8 nm),满足实际检测要求,验证了所提设计方法的可行性。此方法为大口径高次凸非球面的检验提供了一个新的思路。

狄拉克材料高次谐波的反常椭偏依赖(特邀)

基于半导体布洛赫方程模拟了石墨烯和拓扑绝缘体在不同椭偏度激光驱动下的高次谐波辐射强度,分析了狄拉克锥附近电子独特的跃迁动力学,阐明了反常椭偏依赖高次谐波的物理机制,建立了狄拉克电子结构与高次谐波反常椭偏依赖现象的直接联系,为利用高次谐波光学表征狄拉克材料以及探测狄拉克电子的超快非线性光学特性提供理论参考。

高平均功率高次谐波光源的研究进展(特邀)

阿秒激光脉冲(10-18 s)具有超高的时间分辨率,可以用于实现原子分子内的电子动力学的探测,这使阿秒科学成为超快光学领域里最受关注的研究前沿。传统的钛宝石飞秒激光驱动的高次谐波阿秒脉冲平均功率较低。最近,高平均功率的掺镱激光发展迅速,为产生高功率高次谐波阿秒脉冲提供了良好的驱动源。本文回顾了近二十年高重频的高次谐波光源的平均功率和最高光子能量逐步提高的研究进展,并介绍了高重频高次谐波阿秒脉冲在泵浦探测实验和相干成像等方面的应用和前景。

基于宽带高次谐波的掩模版缺陷检测(特邀)

使用严格的时域有限差分法研究高次谐波光源的检测能力,探索不同波长光源的检测潜力。在综合考虑散射光效率和入射光光强的前提下,与光化波长检测相比,较长波长的光源如38 nm对直径小于10 nm的表面缺陷具有更好的检测能力。此外,38 nm波长光源对极紫外掩模版具有较好的穿透能力,可用于相位缺陷的检测。特别是对于具有特定高度和宽度的缺陷,如高度为7~20 nm,宽度为20~80 nm的浅层缺陷,38 nm波长光源具有较为可观的检测能力。该研究可为掩模版缺陷检测装置检测能力的提升提供指导。

高次旋转多项式的夹爪驱动盘设计分析

针对机械夹爪驱动盘运动轨迹平滑性设计问题,提出转盘类时间指数的高次多项式与一次旋转方程相融合的方法。在平面坐标系中对时间类指数高次多项式函数进行参数矩阵(基圆半径、联动圆盘类时间指数、运动行程角、运动行程)设定。将平面坐标系中相关高次多项式离散点带入旋转坐标系中实现偏转,得到高次旋转多项式轨迹方程。采用一次到八次多项式分别对机械夹爪驱动盘运动轨迹曲线的位移、类速度、类加速度、类超加速度进行分析,得知二次以上旋转多项式的机械夹爪驱动盘运动轨迹基本处于平滑状态。实验证明:机械夹爪驱动盘运动的平稳性与次数有关。

基于高次谐波的隧道电缆实时检测系统研究

针对城市隧道电缆长期使用过程中会出现各种故障的问题,设计实时检测隧道电缆运行状态的系统。设备采用定点安装的方式,定时采集所检测隧道电缆的高次谐波,通过小波分析将各次谐波进行分解重组,最终得出各次谐波特征值(谐波含有量)。将处理后的数据输入专家数据库进行对比以判断电缆是否发生故障并得出其健康指数。定时采集得出的数据会被存储,供管理人员查看与了解电缆运行状态以及时排除安全隐患。该系统有助于保障城市用电安全,减少因电缆故障造成的城市断电事件以及安全事故的发生。

辽西地区高次团粒客土喷播边坡裸岩植被恢复技术的应用分析

辽西地区作为我国重要的矿产资源区,长期以来在为国家提供丰富的矿产资源的同时,也面临着严重的环境问题。矿区的开采活动不仅破坏了原有的地形地貌,还导致了土壤侵蚀、水资源污染等一系列环境问题。其中,裸岩植被的破坏尤为突出,严重影响了当地生态平衡和居民生活质量。针对这一问题,辽西地区急需探索一种有效的植被恢复技术,以实现矿区的生态修复。鉴于此,文章根据辽西地区矿区对自然环境的破坏与影响,提出了辽西地区应用高次团粒客土喷播表破裸岩植被恢复技术。

高次谐波电流对电动汽车用直流接触器的温升影响研究

在新能源电动汽车的应用过程中,普遍存在直流电含有高次谐波电流的现象,会影响电动汽车直流用电器的实际温升。为更全面评价电动汽车直流用电器的安全性能,文章设计一种温升测试系统。在电流值等效相同的情况下,对电动汽车用直流接触器进行两种工况(恒直流叠加高次谐波电流和恒直流)下温升对比试验,证明高次谐波电流会加剧其温升,且对最高温升部位(正极触点)影响更显著。

直流换流站近区高次谐波对稳控装置采样精度影响的分析

电网中包含的高次谐波会对稳控装置运行造成不良影响,因此需研究不同类型的谐波对稳控装置采样、滤波、策略等多个环节的影响。分析了直流换流站近区高次谐波的产生原因及特性,重点分析了由于频率混叠导致的对基波产生较大影响的整次谐波特性,并提出了应对方案。应对方案包括在硬件滤波回路设计上调整滤波电路的截止频率,提高硬件滤波的效果;在软件设计上通过提高采样频率,同时运用MATLAB软件进行数字滤波器功能设计,以软件滤波的形式消除频率混叠对稳控装置的影响,实现了在高频段进行采样,在低频段进行数字滤波、插值的处理,保证原有的处理原则不发生变化。最后结合RTDS仿真测试,验证了改进方案的适应性。

高次团粒喷播技术在裸露岩体坡面生态修复治理过程中的应用

高次团粒喷播技术是一种在裸露岩体坡面上采用专用设备进行喷播施工的技术。该技术具有较好的坡面绿化效果,固土护坡能力强,施工效率高,生态修复效果好。陕西省某矿山为多年开采的花岗岩山体,废弃遗留矿区内环境破坏严重,地质环境问题突出。本文在对高次团粒喷播技术进行介绍的基础上,根据陕西省某废弃矿山环境治理项目中的废渣坡面生态修复治理问题,结合矿区内的水文地质及工程地质情况和传统方法应用,对高次团粒喷播技术在本项目中实施前后的效果及产生的效益进行了对比分析。结果表明,高次团粒喷播技术的采用可以有效改善和恢复矿区内的生态环境,绿化效果良好;在坡度大于60°的岩质边坡上具有较好的固土功能,植物种植效果良好,群落效应明显,生态屏障功能可以稳定发挥;与传统方法相比,该技术较环保,成活率高,施工成本低,护坡固土能力强;所采用的基质材料配比与当地气候及地质条件相适应,在施工中造成的污染小,应用效果良好,具有较好的经济效益,可以为类似项目的实施提供借鉴。

对称分子H_(2)^(+)在强短波激光场中高次谐波椭偏率性质的研究

通过数值计算,研究了强短波(400—600 nm)激光场中H_(2)^(+)分子高次谐波辐射的椭偏率性质.研究表明,H_(2)^(+)分子在不同激光强度、不同激光波长、不同核间距及不同取向角下高次谐波的椭偏率性质是不同的;特别是在两中心干涉区,激发态在高次谐波产生中起着重要作用,但在不同取向角下,激发态对谐波椭偏率的影响不同;分析表明,这些不同的影响源于沿平行和垂直于激光偏振方向辐射的高次谐波的相对产量,以及激发态对平行和垂直谐波产量的影响;此外,椭偏率的测量检验了强场近似和平面波近似在强短波激光场中是成立的,并对强短波激光场中分子动力学做了更充分的研究.

非稳态二维扩散方程的高次有限元-黄金比例有限差分格式求解

针对非稳态二维对流扩散反应方程的数值求解,提出一种高次有限元与黄金比例有限差分相结合的全离散化格式.首先,采用高次有限元构造模型方程的空间尺度;其次,建立时间尺度的θ-隐格式代数系统,并选取θ=0.618的黄金分割比例优化计算精度;最后,通过数值计算验证了新格式对于时空间非稳态问题具有高阶稳定的精确收敛结果.

线偏振激光场中分子高次谐波椭偏率的调控

高次谐波椭偏率的调控为人们研究磁性材料和手性介质中的超快动力学过程提供了有效途径.本文理论研究了线偏振激光脉冲驱动下,H_(2)^(+)和H_(3)^(2+)分子高次谐波的偏振特性及阿秒脉冲产生.结果表明当取向角为0^(o)时,H_(2)^(+)分子谐波的椭偏率几乎为0,而H_(3)^(2+)分子谐波具有较大椭偏率,这是由于分子轨道对称性决定的.通过改变取向角的大小,可以调控高次谐波强度以及谐波椭偏率大小,为产生椭偏XUV脉冲提供了手段.同时,发现椭偏率较大的谐波阶次对应的谐波强度较小,分析表明分子的双中心干涉效应对椭偏率有很大的影响.对于H_(2)^(+)和H_(3)^(2+)分子,分别合成了椭偏率为0.75和0.55的椭圆偏振阿秒脉冲.这种大椭偏XUV脉冲的产生为高次谐波在材料与生物科学领域提供了重要应用.