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用于极紫外光刻的高功率能量回收型自由电子激光光源

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中国激光 2024年第7期51卷 105-113页

作者：周奎李鹏吴岱黎明中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900

未来极紫外光刻技术的发展亟需更高功率的光刻光源,能量回收型自由电子激光光源可以实现千瓦量级以上的功率输出,是一种极具潜力的高功率极紫外光刻光源。主要介绍了高功率能量回收型自由电子激光光源的工作原理、发展现状以及所面临的... 详细信息

未来极紫外光刻技术的发展亟需更高功率的光刻光源,能量回收型自由电子激光光源可以实现千瓦量级以上的功率输出,是一种极具潜力的高功率极紫外光刻光源。主要介绍了高功率能量回收型自由电子激光光源的工作原理、发展现状以及所面临的关键技术挑战。

关键词：激光光学极紫外光刻能量回收型直线加速器自由电子激光光阴极注入器超导加速器

高应变率下不同初始相变温度NiTi合金的力学响应

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爆炸与冲击 2024年第5期44卷 99-107页

作者：张旭平董金磊吕超罗斌强王桂吉谭福利赵剑衡中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621999

为获得高应变率下不同初始相变温度NiTi合金的屈服应力等基本物理特性和力学响应规律,采用10^(−3)s^(−1)应变率下准静态压缩与拉伸、10^(5)s^(−1)应变率下准等熵压缩及10^(7)s^(−1)应变率下冲击加载实现跨量级的不同应变率加载,高应变... 详细信息

为获得高应变率下不同初始相变温度NiTi合金的屈服应力等基本物理特性和力学响应规律,采用10^(−3)s^(−1)应变率下准静态压缩与拉伸、10^(5)s^(−1)应变率下准等熵压缩及10^(7)s^(−1)应变率下冲击加载实现跨量级的不同应变率加载,高应变率加载实验中通过控制样品初始温度实现不同初始相态NiTi合金的力学响应测量。结果显示,初始马氏体相和初始奥氏体相NiTi合金的准静态加载应力-应变曲线中均出现2次模量变化,初始马氏体相中的模量变化由晶体重定向和马氏体相塑性变形引起,初始奥氏体相中的模量变化由马氏体相变和相变后塑性变形引起。准等熵加载下,初始马氏体相NiTi合金的Lagrangian声速随粒子速度增大而增大,未观察到间断等非线性变化;而初始奥氏体相中声速曲线存在间断,声速由初始横波值间断减小至体波声速后再随粒子速度线性增大。冲击实验中,初始马氏体相NiTi合金后自由面速度约34 m/s处出现双波结构,而将样品初始温度升至402 K后再冲击加载,则在约100 m/s处出现双波结构,二者速度曲线拐点分别由马氏体相弹塑性屈服和奥氏体相塑性屈服引起;在初始奥氏体相NiTi合金冲击实验中,在样品后自由面速度达到220~260 m/s时才出现显著的奥氏体相弹塑性转变。随着应变率从约105 s^(−1)升高至10^(7) s^(−1),相同组分奥氏体相NiTi合金的弹性极限由约2 GPa增大至约4 GPa,10^(7) s^(−1)应变率下,随着初始样品温度升至402 K,弹性极限降至1.7 GPa,表明NiTi合金的弹性极限存在显著的温度和应变率效应。

关键词： NiTi合金奥氏体-马氏体相变相变温度高应变率弹性极限

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典型后门耦合目标回波信号特性分析

强激光与粒子束 2024年第4期36卷 56-62页

作者：冯溪溪赵景涛曹垒中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900

构建了典型后门耦合目标,从时域和频域两个维度对目标进行了回波特性仿真,发现目标的孔缝-腔体结构出现强耦合时回波频域波形可观察到幅度凹坑,且强耦合频率时的回波时域波形呈双峰状,与非强耦合回波存在明显差异。通过改变后门耦合目... 详细信息

构建了典型后门耦合目标,从时域和频域两个维度对目标进行了回波特性仿真,发现目标的孔缝-腔体结构出现强耦合时回波频域波形可观察到幅度凹坑,且强耦合频率时的回波时域波形呈双峰状,与非强耦合回波存在明显差异。通过改变后门耦合目标尺寸和形态仿真验证了所发现的回波信号特征规律,利用发现的回波信号特征规律可从回波信号中提取出未知目标腔体后门强耦合微波参数。

关键词：后门强耦合回波信号特征仿真

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窄脊型波导半导体激光器偏振与横模关系研究

红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 158-165页

作者：宋梁贺钰雯王浩淼周坤杜维川李弋何林安胡耀张亮高平宽王欣阳高松信唐淳中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光重点实验室四川绵阳621900

基于有效折射率法建立了窄脊型波导数值计算模型,通过实验研究了InGaAs量子阱窄脊型波导半导体激光器偏振特性与横模之间的关系。根据理论计算,脊型波导中类TM模式在慢轴方向的有效折射率差更大,类TM模式的限制因子比类TE模式的限制因... 详细信息

基于有效折射率法建立了窄脊型波导数值计算模型,通过实验研究了InGaAs量子阱窄脊型波导半导体激光器偏振特性与横模之间的关系。根据理论计算,脊型波导中类TM模式在慢轴方向的有效折射率差更大,类TM模式的限制因子比类TE模式的限制因子更大、更容易出现慢轴高阶模式;而随着脊型波导的高度增加,快轴高阶模式被截断,类TE00模式的限制因子逐渐增加至与类TM00模式相近,慢轴高阶模式因其大的散射损耗被抑制,理论上可实现高偏振度、高光束质量激光输出。在实验方面,利用量子阱材料的增益偏振特性,通过脊型高度与宽度的设计,制备了高偏振度、基横模的窄脊型波导半导体激光器。

关键词：半导体激光器光束质量偏振度有效折射率法波导模式分析

自研28 GHz/50 kW回旋管实现长时间连续运行

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 1-3页

作者：胡林林黄麒力卓婷婷胡鹏龚胜刚孙迪敏蒋艺马国武陈洪斌马弘舸中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900

介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热(ECRH)系统、重离子加速器电子回旋共振(ECR)离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 k... 详细信息

介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热(ECRH)系统、重离子加速器电子回旋共振(ECR)离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 kW/30 s运行的基础上,通过结构优化和稳定性设计验证,最终实现了在10~50 kW功率范围多个功率水平的稳定长时间连续运行,典型运行结果为16 kW/3000 s、26 kW/900 s、46 kW/1800 s、50 kW/300 s,特别在输出功率32 kW连续稳定工作了400 min。这是国内首次研制出小时级连续工作的中等功率回旋管。

关键词：回旋管电子回旋共振加热 ECR离子源连续波磁约束聚变

基于神经网络特征线提取的飞机位姿识别方法研究

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强激光与粒子束 2024年第6期36卷 157-165页

作者：陈长俊唐丹杨浩游安清潘旭东中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院北京100088

为实现复杂情况下的飞机位姿识别,提出了基于神经网络特征线提取的位姿识别新方法。该方法利用3D模型进行图像渲染,通过添加背景形成数据集,为提高算法鲁棒性进行了数据集增强。特征线提取模型采用卷积神经网络提取目标深度特征,利用热... 详细信息

为实现复杂情况下的飞机位姿识别,提出了基于神经网络特征线提取的位姿识别新方法。该方法利用3D模型进行图像渲染,通过添加背景形成数据集,为提高算法鲁棒性进行了数据集增强。特征线提取模型采用卷积神经网络提取目标深度特征,利用热力图获取飞机特征线。结合飞机特征线、飞机3D模型以及n线透视方法解算目标位姿。该方法建立的飞机特征线提取模型,在复杂背景下准确率约为91%。叠加了各类噪声后,准确率为84%。飞机位姿通过EPnL算法与非线性优化进行求解。在目标背景复杂的情况下,实验得到的平均预测角度误差约为0.57°,平均预测平移误差约为0.47%。图像叠加各类噪声后,得到的平均预测角度误差约为2.11°,平均预测平移误差约为0.93%。提出的飞机位姿识别方法在复杂背景、各类噪声影响下可以较精准地预测飞机位姿,应用场景更加广泛。

关键词：神经网络特征线提取位姿识别数据集增强

基于Walsh函数调制的单帧图像深度学习相位反演技术

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强激光与粒子束 2024年第6期36卷 166-174页

作者：刘奇杜应磊向汝建李国会张秋实向振佼吴晶岳献包安超游疆中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院北京100088

远场相位反演存在简并态,复原波前容易出现多解问题。相较于传统的迭代算法,结合了相位调制与深度学习的相位反演方法不仅显著降低了计算复杂度,还可有效地解决多解问题。这种方法实时性强,结构简洁,显示出其独特的优势。使用不同的沃... 详细信息

远场相位反演存在简并态,复原波前容易出现多解问题。相较于传统的迭代算法,结合了相位调制与深度学习的相位反演方法不仅显著降低了计算复杂度,还可有效地解决多解问题。这种方法实时性强,结构简洁,显示出其独特的优势。使用不同的沃尔什函数(Walsh)对相位进行调制,采取深度学习的方法训练卷积神经网络从调制后单帧远场强度图中获得第4~30项Zernike系数从而复原出原始波前,解决了相位反演多解问题。对于3~15 cm大气相干长度的湍流像差的残差波前,其RMS与原始波前RMS的比值可达7.8%。深入研究了Zernike阶数、随机噪声、遮挡以及强度图分辨率等多种因素对波前复原精度的影响。研究结果表明,这种基于深度学习的相位反演方法在复杂的环境中展现出了良好的鲁棒性。

关键词：相位反演泽尼克系数相位调制深度学习沃尔什函数

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基于光栅光谱合束的蓝光高亮度半导体激光源

中国激光 2024年第13期51卷 44-50页

作者：郭林辉蒋全伟吴华玲谭昊谢鹏飞傅芸张兰平张永刚高松信武德勇唐淳中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室四川绵阳621900

高功率高亮度蓝光半导体激光器正迅速发展为一种激光加工光源,其主要用于高反金属焊接、切割和雕刻。目前工业所用的蓝光半导体激光源在加工距离较大的一些工艺中表现出光束质量劣化和功率不足的现象,制约了光源的应用。提出外腔反馈光... 详细信息

高功率高亮度蓝光半导体激光器正迅速发展为一种激光加工光源,其主要用于高反金属焊接、切割和雕刻。目前工业所用的蓝光半导体激光源在加工距离较大的一些工艺中表现出光束质量劣化和功率不足的现象,制约了光源的应用。提出外腔反馈光谱合束技术,该技术以激光自激振荡与外光反馈组合的方式输出合成光束,合成光束功率明显提高,光束质量与单元激光光束质量相当,弥补了工业加工中光束质量劣化和功率不足的缺陷。采用9个蓝光半导体激光单元,结合透射式光栅沿激光快轴方向进行光谱合束,输出功率为25.99 W,电光转换效率为21.67%,横向光束质量因子(M_(x)^(2))和纵向光束质量因子(M_(y)^(2))分别为2.45和14.81,亮度为56.85 MW/(cm^(2)·sr)。

关键词：半导体激光器蓝色激光光谱合束高光束质量高亮度

带双腔反射器的X波段低磁场过模相对论返波管振荡器

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 59-64页

作者：左靖凡李士锋吴洋黄华孙利民宋法伦中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院四川绵阳621900

提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与... 详细信息

提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与同轴两部分,插入同轴避免了高阶模式的竞争,使两段慢波结构分别工作在TM_(02)和同轴TM_(01)模式下。同时,插入同轴还起着模式转换的功能,将TM_(02)转化为TM_(01),最终在输出波导中输出纯TM_(01)模式。双谐振腔反射器使慢波结构在过模条件下与二极管区域能够实现良好隔离,同时为电子束提供足够的预调制,实现在低磁场下较高的微波转化效率。利用粒子模拟仿真对器件进行优化设计,在二极管电压850 kV、束流11.74 kA、引导磁场0.63 T的条件下,获得了3.5 GW的微波输出功率,微波中心频率为9.46 GHz,转换效率约为35%。

关键词：高功率微波相对论返波管振荡器过模谐振腔反射器模式选择