多腔谐振腔中渡越时间效应的线性理论

以小信号条件下入射相位为φ0的单个电子在驻波电场中的运动为基础,研究了电子束在多腔谐振腔 π 模驻波场中的渡越时间效应,导出了多腔谐振腔的电子负载电导的表达式,讨论了腔数N对渡越时间效应的影响。     

多腔谐振腔中渡越时间效应的线性理论

 以小信号条件下入射相位为φ0的单个电子在驻波电场中的运动为基础,研究了电子束在多腔谐振腔 π 模驻波场中的渡越时间效应,导出了多腔谐振腔的电子负载电导的表达式,讨论了腔数N对渡越时间效应的影响。     

径向三腔渡越时间振荡器数值模拟

 基于渡越辐射机理结合径向结构的低阻抗特性,提出了一种新型的低阻抗高功率微波器件——径向三腔渡越时间振荡器,它由3个等间距的边耦合同轴腔组成,径向运动电子束与谐振腔中的角向均匀模式场相互作用。采用PIC粒子模拟程序进行了模拟研究。在电子束能量450 keV、束流60 kA且无外加引导磁场的条件下,当结构参数网长为4.8 cm,腔间距为1.4 cm,电子发射面为0.8 cm,内径为8 cm时,获得了平均功率7.4 GW,频率4.1 GHz的微波输出,效率达27.4%,阻抗7.5 Ω。通过粒子模拟给出了束波互作用效率随电子束电压、电流以及谐振腔间距的变化曲线,电子束电压对输出微波频率的影响曲线以及不同谐振频率与最佳谐振腔间距的对应曲线,这些曲线表明该器件具有渡越时间效应的基本特征,属于渡越辐射器件,且具有对电子束质量要求不高的特点。     

径向三腔渡越时间振荡器数值模拟

基于渡越辐射机理结合径向结构的低阻抗特性,提出了一种新型的低阻抗高功率微波器件——径向三腔渡越时间振荡器,它由3个等间距的边耦合同轴腔组成,径向运动电子束与谐振腔中的角向均匀模式场相互作用。采用PIC粒子模拟程序进行了模拟研究。在电子束能量450 keV、束流60 kA且无外加引导磁场的条件下,当结构参数网长为4.8 cm,腔间距为1.4 cm,电子发射面为0.8 cm,内径为8 cm时,获得了平均功率7.4 GW,频率4.1 GHz的微波输出,效率达27.4%,阻抗7.5 Ω。通过粒子模拟给出了束波互作用效率随电子束电压、电流以及谐振腔间距的变化曲线,电子束电压对输出微波频率的影响曲线以及不同谐振频率与最佳谐振腔间距的对应曲线,这些曲线表明该器件具有渡越时间效应的基本特征,属于渡越辐射器件,且具有对电子束质量要求不高的特点。     

径向三腔渡越时间振荡器高频特性分析

 研究了径向三腔渡越时间振荡器的高频特性,提出了一种近似求解方法,获得了各模式的频率以及场分布特性,并进行了数值模拟验证。近似求解所得的谐振模式的频率与数值模拟的结果基本一致,而模式场的振幅有误差。对近似方法进行了误差分析,结果表明:场振幅的误差随谐振腔径向长度与平均半径之比的减小而减小,该比值小于0.3时,场振幅的相对误差小于5.4%,比值大于1时,该方法不适用。     

X波段五腔渡越管振荡器的理论与实验

随着脉冲功率技术和等离子体物理的不断发展，出现了一类基于电子束在谐振腔中的渡越时间效应的渡越辐射机制来产生高功率微波的器件。该类微波器件的起源是单腔管(TTO)，近年来，美国科学家提出了分离腔振荡器(SCO)，后来又研制出超级后加速振荡器（Super-Reltron)（通过对这些器件的研究，提出并仔细研究了基于渡越时间效应的渡越管振荡器。     

C波段三腔渡越时间振荡器的数值模拟

用2.5维PIC程序对三腔渡越时间振荡器进行了数值模拟,给出了产生微波的详细物理图像。模拟表明：三腔渡越时间振荡器能调制强流电子束并输出微波,微波频率符合理论设计值。模拟得到了输出微波功率随栅网间距,随反向二极管轴向间距以及提取口径向间距变化的规律。输出微波功率与栅网间距的关系与线性理论基本相符。在电子束电压400kV,电流4kA的条件下,模拟得到的结果为微波峰值功率约600MW,频率5GHz,起振时间约3.5ns,峰值功率效率大于37%。     

C波段三腔渡越时间振荡器的数值模拟

 用2.5维PIC程序对三腔渡越时间振荡器进行了数值模拟，给出了产生微波的详细物理图像。模拟表明：三腔渡越时间振荡器能调制强流电子束并输出微波，微波频率符合理论设计值。模拟得到了输出微波功率随栅网间距，随反向二极管轴向间距以及提取口径向间距变化的规律。输出微波功率与栅网间距的关系与线性理论基本相符。在电子束电压400kV，电流4kA的条件下，模拟得到的结果为微波峰值功率约600MW，频率5GHz，起振时间约3.5ns，峰值功率效率大于37%。     

边加载径向三腔渡越时间振荡器设计

提出了一种边加载结构的径向三腔渡越时间振荡器。通过1维单粒子理论研究了直流渡越角和电压调制系数对束-波互作用效率的影响,并进行了2.5维数值模拟验证。数值模拟研究表明:该器件具有低阻抗、高效率、输出微波频率单一稳定等特点。在400 kV,60 kA无外加引导磁场的条件下,获得了平均功率为8 GW,频率为3.9 GHz的微波输出,效率达33.3%,阻抗仅为6.7 Ω。     

径向渡越时间振荡器的数值模拟

 用2.5维PIC程序对径向渡越时间振荡器进行了数值模拟，给出了产生微波的详细物理图像，得出了输出微波功率与提取口大小、腔的径向间距、场模式之间的关系。模拟得到了峰值功率约500MW，频率5GHz的TEM₁波，起振时间15ns，峰值效率大于30%。     

超音速氧碘化学激光器二维小信号增益的数值模拟

 建立了氧碘化学激光器简化的动力学模型,利用NS方程组,数值模拟了超音速氧碘化学激光器小信号增益的二维分布,所得结果随参数的变化趋势与实验结果 比较一致。     

平行平面激光谐振腔图解分析及热焦距的测量

采用传播圆的方法分析了平行平面激光谐振腔,给出了激光谐振腔动态运行时热焦距测量的一种方法,并对实验系统的热焦距进行了测量,分析了这种方法的优缺点。     

含小孔光阑的谐振腔选模优化设计

本文从全衍射理论出发，建立小孔选模腔的计算模型并设对出相应的优化软件包。该软件可直接对圆形反射镜构成的小孔腔进行关于小孔位置和孔径大小的优化计算，并研究小孔选模腔的选模特性随小孔位置和孔径变化的规律。     

具有热透镜效应非稳腔参数修正与实验研究

本文提出一种关于非稳腔Nd:YAG激光腔的基于理论与实测热透镜效应相结合的腔参数设计修正方法.并进行了实验研究得出较好实验结果,且在理论方面做了分析与讨论.     

连续波氧碘化学激光器小信号增益的测量

描述了利用脉冲光解碘原子激光器作为探测激光器测量连续波氧碘化学激光器小信号增益的方法与装置,给出了增益的测量结果,对实验结果和误差作了简单讨论。     

变参数波振器中小信号增益公式

利用微扰展开技术推导出变参数波振器的小信号增益两个近似求积表达式并将其计算结果与数值模拟结果进行了比较,二者吻合很好。利用近似解析式对小信号增益进行了初步探讨,得到了电子入射能量可低于初始谐振能,能散度允许范围受波振器设计影响以及降低锥度改变率可提高小信号增益等新结论。     

大口径方光束片状放大器小信号增益实验研究

 介绍了一台24cm×24cm的大口径钕玻璃片状放大器,并且在不同充电电压下进行了实验测试。在充电电压为22kV、泵浦能密度为14.62J/cm ³的条件下,获得了4.9%cm ^-1的小信号增益系数和2.43%的储能效率。     

球共鸣声学法气体音速的测量原理及实验系统研究

本文阐述了通过音频信号共振频率测量气体音速的原理。同时还分析了实际的球共鸣器的结构对共振频率的影响并给予了相应的修正。据此设计和制作了一套高精度的球共鸣器和低频音频信号测量装置,建立了一套球共鸣声学法测量气体音速的实验系统。本文实验中研究温度、压力、气体音速测量的不准确度分别为±14mK、±2.0kPa和±0.0037％。通过对制冷剂R22饱和蒸气压和氩气低压下音速的测量验证了本实验系统的稳定性和精确性。