高功率超宽带脉冲辐射实验装置研制

 研制了高功率超宽带脉冲辐射实验装置。该装置主要由脉冲充电电源、超宽带脉冲产生装置、超宽带脉冲发射天线三部分组成。达到的主要指标为：脉冲电源输出电压600 kV、重复频率100 Hz；脉冲压缩输出峰值功率约10 GW、脉宽1.2 ns；在辐射天线轴上220 m处，辐射峰值电场16.1 kV/m、等效辐射功率0.42×10¹² W；辐射场E面方向图半功率宽度为8°，H面方向图半功率宽度为9°。  

奇妙的空间光孤子

空间光孤子是当今非线性光学前沿的热点之一，在介绍稳态光孤子的形成机理之后，文章重点评述了空间光孤子奇特的相互作用行为以及它们在光控制光诸方面的应用前景。此外，文章还介绍了非相干光空间光孤子方面的最新动态。  

光诱导光子晶格结构中新型的离散空间光孤子

离散孤子标志着从线性到非线性，从连续到非连续，从相干到非相干，人们对孤子认识的一个飞越．文章简要回顾了近期在二维光致光子晶格结构中有关空间离散光孤子的研究，包括基模离散孤子、类矢量离散孤子、离散偶极孤子、离散涡旋孤子和离散孤子串等．在非线性光折变晶体里用部分相干光诱导的波导阵列中，对每一种离散孤子，都清楚地观测到光从二维的离散衍射状态到自囚禁形成离散孤子的转变过程，获得的结果将对其他离散非线性系统中类似现象的研究有所启发．  

可调间隙亚纳秒气体开关的研制

 设计了一种高工作电压、高重复频率的亚纳秒气体开关，该开关由Peaking间隙和Chopping间隙组成，可以将纳秒信号转化为亚纳秒脉冲。开关腔外有两组调节旋钮，分别用来调节Peaking间隙和Chopping间隙，使输入脉冲的前后沿能同时得到锐化。对设计的开关进行的实验研究结果表明：在系统重频5 Hz运行时，开关能稳定输出电压278 kV、脉宽620 ps的脉冲；在系统重频100 Hz运行时，开关能稳定输出电压270 kV、脉宽700 ps的脉冲。  

激光二极管触发光导开关实验研究

介绍了利用大功率半导体激光二极管触发3mm间隙GaAs光导开关、产生非线性电脉冲输出的实验,激光二极管输出功率为70W,上升前沿约20ns,脉冲半高宽(FWHM)约40ns。随着开关两端偏置场强增加,输出电压也线性增加,当偏置场强超过一定阈值,增至约2.53kV/mm时,经过一个较小的电压峰值和时间延迟后,输出电压急剧增加,产生雪崩现象。实验结果表明:GaAs开关非线性输出的产生与载流子聚集和碰撞电离有关,偏置电场的提高增加了开关芯片中载流子聚集数量,加剧了碰撞离化程度,从而使开关从线性模式进入雪崩模式。  

高功率超宽带双极脉冲产生技术

 介绍了采用C-P组合开关产生双极脉冲和采用Blumlein线产生双极脉冲两种高功率双极脉冲产生技术，理想情况下，这两种双极脉冲形成线产生的双极脉冲电压峰-峰值均等于入射脉冲峰值电压的2倍。设计了相应的高功率双极脉冲形成线，并采用Pspice软件对形成线进行了模拟计算。在同一台高功率超宽带单极脉冲源上，分别对这两种双极脉冲形成线进行高压实验研究，结果为：C-P组合开关双极脉冲形成线在入射脉冲电压为855.5 kV、脉宽为2.1 ns的情况下，可以产生负峰电压为812.0 kV、正峰电压为603.2 kV、半周期为720 ps的双极脉冲，峰-峰值电压是入射脉冲峰值电压的1.65倍。Blumlein双极脉冲形成线在入射脉冲电压为652.0 kV、脉宽为2.1 ns的情况下，可以产生负峰电压为571.9 kV、正峰电压为550.4 kV、半周期为740 ps的双极脉冲，峰-峰值电压是入射脉冲峰值电压的1.72倍。  

超宽带Cassegrain双反射面天线研究

 为了减小馈线损耗和方便天线旋转，设计了超宽带Cassegrain双反射面天线系统。采用FEKO数值模拟软件在0.2~1.5 GHz频率范围内模拟了不同副反射面直径的4.5 m双反射面天线(焦径比为0.4)的辐射增益，并与相同口径和焦径比的前馈式反射面天线进行了比较。模拟结果表明:当双曲副反射面直径为70 cm，焦距为22.5 cm时，在0.2~1.0 GHz频率范围内，双反射面天线增益比前馈式抛物面天线高1～2 dB；在1.1～1.5 GHz频率范围内，双反射面天线增益比前馈式抛物面天线小1～2 dB。选择直径为70 cm、焦距为22.5 cm的双曲副面与TEM喇叭和4.5 m抛物面组成双反射面天线系统，分别用960 ps和3 ns脉宽的单极脉冲源对天线进行了实验研究。实验结果表明:用960 ps和3 ns脉宽的单极脉冲激励，Cassegrain双反射面天线在70 m轴上远场辐射场波形峰峰值分别为前馈式反射面天线的158%和162%。  

Blumlein双极脉冲形成线

 为了提高超宽带系统的辐射因子，对超宽带脉冲整形技术进行了深入研究，介绍了采用Blumlein线产生双极脉冲的高功率双极脉冲产生技术。对采用Blumlein线产生双极脉冲的原理进行了讨论，通过数值模拟分析了影响双极脉冲形成的主要因素。设计了一套Blumlein高功率双极脉冲形成线，在800 kV脉冲源上开展了高压实验研究，分析了开关及形成线长度对形双极脉冲的影响。在输入单极脉冲电压为652.0 kV、脉宽为2.1 ns的情况下，Blumlein双极脉冲形成线可以产生负峰电压为571.9 kV、正峰电压为550.4 kV、半周期为740 ps的双极脉冲，峰-峰值电压是入射脉冲峰值电压的1.72倍，辐射因子为4.54 MV。  

高功率超宽谱脉冲产生实验

 介绍了纳秒传输线充电技术的原理，利用该原理设计了高功率超宽谱脉冲产生实验装置,通过电路模拟计算分析了实验装置的工作过程。结合1.2 MV高压脉冲电源开展了实验，实验中对输出脉冲形状、输出脉冲功率和工作稳定性进行了调试，在2.7 Ω负载上获得输出功率大于30 GW,脉冲宽度1.6 ns,重复频率100 Hz。系统运行稳定，达到设计要求。  

高功率超宽谱辐射源实验研究

 对高功率超宽谱辐射源的参数进行了理论分析设计，对高压电源、脉冲产生、阻抗变换及传输线、天线等各部分的具体参数进行了分解匹配。根据理论计算结果，设计了一套高功率超宽谱辐射装置并进行了实验研究，对输出功率、辐射效率等进行了调试，在2.7 Ω负载上获得脉冲输出功率超过30 GW、脉冲宽度1.6 ns，通过超宽谱Cassegrain双反射面天线辐射，等效辐射峰值功率超过2×10¹² W，辐射因子超过8 MV，H面与E面3 dB宽度分别为2.35°和2.27°。