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激光束在大气中传播的波前像差
用于定向能和自由空间光通信应用的激光束在通过大气传播时可能会因光学湍流而严重扭曲。这些扭曲主要源于大气边界层，该边界层通常延伸至约 2 公里高，包含大气质量的 75%。其影响包括光束偏移、光束增宽和辐照度波动。自适应光学技术的使用可以减轻湍流的影响，此类系统在天文应用中广为人知，但在定向能应用中的实现和性能仍然不太为人所知。任何自适应光学系统的目标都是通过使用波前传感器测量误差、计算适当的校正并将此校正应用于可变形镜来消除光路变化导致的光波前扭曲。为了满足时间带宽要求，该反馈回路每秒执行数百次。要确定自适应光学系统的特性，必须模拟大气湍流对波前的影响。激光系统性能的评估取决于传播预测代码中使用的大气模型的精度。经过几十年的研究，一些分析理论例如几何光学 1 、Rytov方法和马尔可夫近似 2-4 已经发展起来，用于计算激光束传播的特性。但这些方法在某些条件下是近似的，因此它们的适用性有限，并且闪烁统计数据的理论计算非常困难，特别是当强度波动变大时。因此，开发了数值方法来更真实地表示大气湍流对激光束传播的影响。这些方法被称为光束传播方法 5 。这些方法的其他名称是分步傅里叶技术 6 和随机相位屏方法 7,8 。这里我们介绍激光束传播代码 LAtmoSim，它使我们能够评估大气对激光束波前的影响，并通过使用上述方法确定 AO 系统的设计参数。在本文中，我们还介绍了预测大气湍流强度的工作成果。光学湍流强度的定量测量称为折射率结构参数 C n
模态majorana球体和结构化高斯光束的隐藏对称性
简介。- 一词“结构化光”是指具有非平凡且有趣的幅度，相位和/或极化分布的光场。大量工作已致力于生产结构化的光场，从而导致了新技术的发展和改进现有技术[1,2]。也许结构化光的最著名示例对应于携带轨道角动量的梁，广泛用于从量子光学到显微镜的应用中[3,4]。当前的工作着重于所谓的结构化高斯（SG）梁的结构梁的子类[5-8]。这些对近似波方程的解决方案具有自相似的特性，这意味着它们的强度曲线在传播到缩放因子时保持不变。sg梁包括众所周知的laguerre-gauss（lg）和雌雄同体 - 高斯（HG）梁[9]，它们一直是广泛研究的主题，用于许多应用中的模态分解，例如模式分类和分量额定定位[10-13]。lg和Hg梁属于更广泛的SG梁，称为广义的Hermite-Laguerre-Gauss（HLG）模式[14,15]，可以使用适当的圆柱形透镜（Attigmatic Translions）[16]来从HG或LG梁上获得。这些模式可以表示为模态Poincar´e球的表面上的点（MPS）[17-19]，如图1。这种表示形式导致了这样的见解：这些梁可以在一系列散光转换上获得几何阶段[7,20 - 23]。HLG模式的MPS表示揭示了其固有的组结构和转换属性。这种结构的概括是将模态结构和极化混合[24]。但是，没有为无限的
SLM 畸变相位校正及涡旋光束的产生
近年来，随着激光应用的不断发展，科学家们对新型激光光束理论与实验的研究产生了浓厚的兴趣。其中，中心强度为零的暗空心光束由于其在原子光学、量子光学、二元光学、微观粒子操控、激光显微成像等领域的广泛应用而受到越来越多的关注。这类光束一般具有特殊的螺旋相位波前结构。本研究利用SLM产生任意阶数、任意拓扑荷的涡旋光，并讨论了SLM在应用中面临的诸多问题。由于SLM的相位调制在理想条件下是不畸变的，但在其制造过程中，其光调制部分不可避免地会产生微小的畸变和缺陷。事实上，这些畸变会给实验结果带来很大的误差。为了消除这种误差，本文提出了一种校正SLM误差的方法。首先对其畸变相位进行精确测量，然后对其进行校正。并以涡旋光束的发生为例，验证了校正效果。关键词：涡旋光束 计算全息图 空间光调制器 1.引言 利用传统的光学系统获取涡旋光束存在着装置复杂、调节困难等一系列问题[1] 。然而，利用空间光调制器（SLM）中的计算全息图很容易实现光束的转换。SLM 是对光束施加某种形式空间变化调制的物体。SLM 可以根据输入的信息调制光束的相位、偏振面、振幅、强度和传输方向等物理参数。只有改变输入信息，计算机才能控制 SLM 的参数。用 SLM 代替传统光学系统，可以轻松解决上述问题。用 SLM 代替传统光学系统，可以轻松解决上述问题。2007 年，Yoshiyuki Ohtake [2] 等人 [3] 在空间光调制器（SLM）中提出了一种基于空间全息图的涡旋光束转换方法。利用SLM产生径向折射率p和角折射率l分别为5阶和1阶的LG（拉盖尔高斯）光束，并实现可编程相位调制。利用计算机模拟LG光束在传输过程中的光强分布。本文利用反射式SLM产生3种涡旋光束、贝塞尔光束、LG光束和HyG（超几何）光束，利用干涉法验证它们的涡旋量和拓扑荷。通过数值计算对HyG光束进行理论模拟，并将模拟值与实验值进行比较，分析了误差。由于制造工艺的原因，SLM表面会存在细微缺陷，因此使用SLM会造成调制相位畸变。本文提出了一种测量和校正SLM畸变相位的方法。2.理论描述2.1贝塞尔光束沿z方向传输的BG光束的场分布可表示为[3]:
经典纠缠光束通过小鼠脑组织的传输：
此外，偏振起着重要作用，因为它可以影响光束传播的深度。例如，众所周知，圆偏振光比线偏振光传播得更深 [3]。根据散射单元大小，偏振会保留光学记忆 [4]。拉盖尔-高斯 (LG) 光束 [5] 是一种涡旋光束，它可以携带不同类型的偏振（线性、圆形、径向和方位角）以及以ℓ 值的轨道角动量 (OAM) 为特征的相位前沿。具有空间不均匀偏振分布的光束称为矢量光束。各种空间模式（例如径向）具有不可分离的圆偏振和 OAM 部分。偏振和空间模式的结合导致了经典纠缠——Forbes 团队 [6] 使用经典纠缠矢量光束在湍流介质中实现更好的成像。矢量光束的关键特性（例如径向和方位角）结合了偏振和空间模式，它们是不可分离的且相互纠缠。这些特性不仅是量子纠缠所独有的，也适用于经典局部纠缠的矢量光束[6-9]。此外，矢量光束的不可分离特性不仅在光学成像中而且在光通信中都具有重要意义，因为人们正在探索其偏振自由度和空间模式来编码信息[7，10]。此外，根据理论[11]，ℓ值越高，透射率越高，穿透能力越好，因此光密度（OD）越低，观察到的散射越少。当光脉冲进入组织等高度散射的介质时，它会分解成三个主要成分：弹道光束、蛇形光束和漫射光束。弹道分量保留了光的原始属性，因为它在前向方向上相干散射，而扩散分量则变得随机并在介质中游走。蛇形分量在前向方向上略微散射，传播路径更短并保留初始信息[12]。本研究重点研究了 LG 矢量涡旋光束在弹道（z < l tr）和扩散（z > l tr）区域通过小鼠脑组织的传输，其中 z 是混浊介质的厚度，l tr 是传输平均自由程[13]。研究了不同厚度小鼠脑组织不同特殊位置的不同类型偏振，以证明经典纠缠在经典极限下以更高光子通量潜在地改善成像方面的作用。大脑是一种由树状结构的神经元和轴突组成的生物组织。神经元由蛋白质聚合物的整合网络组织，这些聚合物被认为是一种手性介质。这种手性介质将通过改变其偏振状态与光的电磁场相互作用；这种效应使大脑成为手性生物等离子体[14]。结构化矢量光有望通过与电偶极子、磁偶极子和
经典纠缠光束通过小鼠脑组织的传输：
此外，偏振起着重要作用，因为它可以影响光束传播的深度。例如，众所周知，圆偏振光比线偏振光传播得更深 [3]。根据散射单元大小，偏振会保留光学记忆 [4]。拉盖尔-高斯 (LG) 光束 [5] 是一种涡旋光束，它可以携带不同类型的偏振（线性、圆形、径向和方位角）以及以ℓ 值的轨道角动量 (OAM) 为特征的相位前沿。具有空间不均匀偏振分布的光束称为矢量光束。各种空间模式（例如径向）具有不可分离的圆偏振和 OAM 部分。偏振和空间模式的结合导致了经典纠缠——Forbes 团队 [6] 使用经典纠缠矢量光束在湍流介质中实现更好的成像。矢量光束的关键特性（例如径向和方位角）结合了偏振和空间模式，它们是不可分离的且相互纠缠。这些特性不仅是量子纠缠所独有的，也适用于经典局部纠缠的矢量光束[6-9]。此外，矢量光束的不可分离特性不仅在光学成像中而且在光通信中都具有重要意义，因为人们正在探索其偏振自由度和空间模式来编码信息[7，10]。此外，根据理论[11]，ℓ值越高，透射率越高，穿透能力越好，因此光密度（OD）越低，观察到的散射越少。当光脉冲进入组织等高度散射的介质时，它会分解成三个主要成分：弹道光束、蛇形光束和漫射光束。弹道分量保留了光的原始属性，因为它在前向方向上相干散射，而扩散分量则变得随机并在介质中游走。蛇形分量在前向方向上略微散射，传播路径更短并保留初始信息[12]。本研究重点研究了 LG 矢量涡旋光束在弹道（z < l tr）和扩散（z > l tr）区域通过小鼠脑组织的传输，其中 z 是混浊介质的厚度，l tr 是传输平均自由程[13]。研究了不同厚度小鼠脑组织不同特殊位置的不同类型偏振，以证明经典纠缠在经典极限下以更高光子通量潜在地改善成像方面的作用。大脑是一种由树状结构的神经元和轴突组成的生物组织。神经元由蛋白质聚合物的整合网络组织，这些聚合物被认为是一种手性介质。这种手性介质将通过改变其偏振状态与光的电磁场相互作用；这种效应使大脑成为手性生物等离子体[14]。结构化矢量光有望通过与电偶极子、磁偶极子和
用离子束治疗的下一代医疗加速器的创新
这项研究得到了欧盟H2020研究与创新计划的部分支持。GA10 100 8548（HITRIPLUS）。摘要。现代强体治疗加速器必须提供高强度梁，以进行创新的剂量传递方式，例如闪光灯，用于3D扫描的铅笔梁以及具有无线电互补性的多种离子。他们需要紧凑，便宜，能量足迹减少。同时，他们需要可靠，安全且易于操作。环形基因和紧凑型同步性是质子治疗的标准。对于较重的离子（例如碳），同步性仍然是最可行的选择，而提出了基于Linac，FFAS或环环体的替代溶液。在这种情况下，欧洲项目Hitriplus研究了碳离子创新的超导（SC）磁铁同步器的可行性，并从特殊设计的Linac和先进的提取方式中进行了最先进的多转移注射。也正在设计针对氦离子优化的紧凑型同步加速器，利用经过验证的正常导导技术。
对用外部粘结GFRP
对更高的结构和工程奇迹的需求需要具有出色强度的材料。纤维增强聚合物（FRP）材料被广泛用作外部增强剂，以增强混凝土成员的结构性能。然而，对经受扭转的加强成员的研究直到最近才引起了很大的关注。在易于地震的地区，了解扭转故障对于确保结构安全至关重要。frp（纤维增强聚合物）复合材料广泛用于加强和修复混凝土结构，因为它们的高强度重量比，耐腐蚀性，易于施用和耐用性。它们通常用作外部粘合钢筋，以提高结构构件的弯曲，剪切和轴向能力。几乎所有工程结构，包括房屋，工厂，发电厂和桥梁，在整个过程中都会经历退化或恶化。环境因素，例如钢的腐蚀，随着年龄的增长，温度变化的逐渐损失，冻融周期，重复的高强度负荷，与化学物质和盐水接触以及暴露于紫外线辐射是这些恶化的主要原因。除了这些环境因素外，任何建筑退化的重要因素是地震。需要创建有效的结构改造技术来解决此问题。因此，关注土木工程基础设施的性能至关重要。有两种解决结构改造问题的解决方案：修复/改造或拆除/重建。如果升级是一种实用的替代方案，则旧设施的总替换可能不是一个经济有效的选择，而是可能成为日益增长的财务负担。由于降解，衰老，缺乏维护，强烈的地震以及当前设计标准的变化，桥梁，建筑物和其他土木工程结构的损害造成的损害。以前，通过使用新材料卸下和更换质量或损坏的混凝土或//和钢加固，从而完成了钢筋混凝土结构（例如柱，梁和其他结构元素）的改造。然而，随着新的高级复合材料（例如纤维增强聚合物（FRP）复合材料），现在可以使用外部粘结的FRP复合材料轻松有效地加强混凝土成员
线性极化的Lorentz-Gauss梁具有异质分布的实验和理论研究
在实践中很难繁殖，因为它们需要以幅度和相项的调制，因此很难繁殖高斯光束。在此，计算了一种新的线性极化的Lorentz - 高斯光束，该束由螺旋隔离膜（LGB-HA）调制，并描述了该梁的两种各种实验生成方法，傅立叶变换方法（FTM）和复杂振幅调制（CAM）方法。与FTM相比，CAM方法只能通过一个反射型型相位液晶空间光调节器同时调节相位和幅度。这两种方法都与数值结果一致。CAM虽然更简单，更有效，并且通过数据比较具有更高程度的符合度。此外，考虑到具有异质分布的复杂Lorentz - 高斯光束中存在一些障碍，还实现了具有不同参数的梁的进化规律性（轴向参数，拓扑电荷和相位因子）。
利用激光驱动离子束快速点火惯性聚变能量
使用激光驱动离子束的快速点火惯性聚变能 执行摘要 离子快速点火 (IFI) 或由激光驱动离子束引发的聚变快速点火是实现高增益惯性聚变能 (IFE) 的一条有前途的途径 [1,2]。在 IFI 中，首先使用激光或脉冲功率驱动器组装冷的、致密的氘氚 (DT) 燃料。然后，高功率离子束聚焦到燃料内的一小块体积（热点），迅速将燃料加热到发生聚变点火的状态。该热点中的聚变燃烧会传播到热点周围的燃料，导致该燃料的很大一部分燃尽，并且有可能实现惯性聚变能所需的高增益 (G~100)。IFI 对燃料压缩和点火两个基本元素使用单独的驱动器，从而最大程度地控制和优化每个元素。另一方面，传统的激光聚变使用同一驱动器的多束光束来压缩燃料并对其中心进行冲击加热以点燃燃烧波。尽管传统激光聚变取得了令人瞩目的进展，但高增益和 IFE 所需的精确空间对称性、时间脉冲整形和定时仍然是一项尚未解决的严重挑战。过去二十年来，激光离子加速和聚焦方面取得了重大进展，国家点火装置 (NIF) 上演示的 DT 燃料高密度压缩表明了 IFI 概念的基本可行性。作为一种有前途的补充方法，IFI 是一个值得优先研究的方向，因为它为 IFE 的成功提供了一条替代途径，其风险状况与传统激光驱动聚变不同。然而，它利用并促进了许多相同科学和技术的发展。然而，需要进一步的研发投入来解决 IFI 中的关键技术差距。实现离子快速点火的两种不同方法显而易见：使用通过重入锥聚焦到热点的低 Z 离子，以及使用在胶囊外部产生的高 Z 离子。两者都有优点和缺点，需要通过开发燃料组件和点火的点设计进行检查，同时评估各种权衡（例如激光等离子体不稳定性 (LPI) 风险、效率、稳健性）。这种检查将指导定义关键的把关指标，以证明进一步开发的合理性、核心能力的进一步开发以及关键指标的同时实验演示。引言离子快点火可能是高增益惯性聚变能量生产的可行途径 [1,2]。为了实现 IFI，首先使用传统惯性约束聚变 (ICF) 技术（例如激光驱动压缩（直接或间接驱动）或脉冲功率驱动器）将大量氘氚燃料组装成高密度（~500 g/cm 3）。然后，高流离子束，由一个或多个高强度激光束与转换器靶相互作用产生的激光，被导向燃料内的热点体积，以便等容加热热点燃料（即，没有流体动力学