双级PIN限幅器的微波脉冲响应机理及规律

基于双级限幅器中两个PIN二极管的多物理场仿真模型与限幅器中其他电路元器件的SPICE模型,搭建了Si基双级PIN限幅器的场路协同仿真模型,利用这一模型对微波脉冲作用下限幅器中两级PIN二极管的温度响应特性进行了仿真.在此基础上对限幅器在不同频率、幅值微波脉冲信号作用下内部发生熔化现象所需的时间与能量进行了仿真,并对这一过程进行了机理分析与响应特性规律总结.仿真结果表明,当限幅器中第一级PIN二极管内部最高温度已达到材料熔点时,第二级PIN二极管的温度变化幅度较小.限幅器内部发生熔化现象所消耗的时间与能量随信号幅值、频率的变化呈现出规律性关系,发生熔化现象所需的时间随信号幅值或频率的提升而减小;发生熔化现象所需的能量随频率的提升而降低,随幅值的变化存在极大值点;限幅器的响应特性对信号参数表现出了不同的敏感性.     

微波矩孔衍射仿真与实验

从基尔霍夫标量式出发,在振幅零级近似和相位一级近似条件下,由Mathematica仿真计算获得微波经不同尺寸矩孔的衍射分布,并在微波光学实验仪上进行实验验证,获得了从夫琅禾费衍射向菲涅尔衍射转化的衍射花样,实验与仿真结果较为吻合。     

量子微波制备方法与实验研究进展

量子微波信号既保留了经典微波信号的空间远距离传播能力,又具有非经典的量子特性,为微波频段量子通信、量子导航及量子雷达等基于大尺度动态空间环境无线传输的量子信息技术提供了可资利用的重要信号源.按照腔量子电动力学系统、超导电路量子电动力学系统和腔–光(电)–力学系统三大类型实验平台,归纳、分析了微波单光子、纠缠微波光子以及压缩微波场和纠缠微波场的产生原理、方法和相关典型实验的进展,并探讨了非经典微波场在量子导航等自由空间传输系统应用中需重点解决的若干关键问题.     

建筑物对不同体制电磁脉冲时域响应数值分析

针对一般建筑物内空间电场强度时域变化特点,采用时域有限差分方法,数值模拟单极性高斯脉冲、双极性微分高斯脉冲以及窄带调制方波脉冲平面波在建筑物内传播、反射及透射过程;并对比分析不同脉冲参数对空间场强最大值及分布的影响。在一定脉冲宽度的微分高斯脉冲激励下,建筑物空间内最大场强变化范围值较高,为3．０~5.5 dB,其空间场强增强分布区域较大,并随脉宽增加而减小,但脉冲的最小重复频率相对要求最高。相应脉宽的高斯脉冲造成空间最大场强及分布区域范围最小,而脉冲的最小重复频率所需最低。当载频为房间谐振频率的窄带脉冲入射下,空间最大场强变化范围值相对最高,空间场强增强区域总体趋势随脉冲载频频率单调增加。     

建筑物对不同体制电磁脉冲时域响应数值分析

 针对一般建筑物内空间电场强度时域变化特点,采用时域有限差分方法,数值模拟单极性高斯脉冲、双极性微分高斯脉冲以及窄带调制方波脉冲平面波在建筑物内传播、反射及透射过程;并对比分析不同脉冲参数对空间场强最大值及分布的影响。在一定脉冲宽度的微分高斯脉冲激励下,建筑物空间内最大场强变化范围值较高,为3．０~5.5 dB,其空间场强增强分布区域较大,并随脉宽增加而减小,但脉冲的最小重复频率相对要求最高。相应脉宽的高斯脉冲造成空间最大场强及分布区域范围最小,而脉冲的最小重复频率所需最低。当载频为房间谐振频率的窄带脉冲入射下,空间最大场强变化范围值相对最高,空间场强增强区域总体趋势随脉冲载频频率单调增加。     

高功率微波脉冲压缩技术实验研究

建立了利用储能切换法实现微波脉冲压缩的实验装置并进行了实验研究。在输入脉冲功率为2.7MW,脉冲宽度为1.4μs的情况下,脉冲压缩功率增益近40,输出微波脉冲功率为106MW,脉宽为13～14ns。实验结果表明输出功率增益与气压和气体成分没有明显的联系,气体击穿的分散性可能是导致输出功率增益波动的主要原因。     

高功率微波脉冲压缩技术实验研究

 建立了利用储能切换法实现微波脉冲压缩的实验装置并进行了实验研究。在输入脉冲功率为2.7MW,脉冲宽度为1.4μs的情况下,脉冲压缩功率增益近40,输出微波脉冲功率为106MW,脉宽为13～14ns。实验结果表明输出功率增益与气压和气体成分没有明显的联系,气体击穿的分散性可能是导致输出功率增益波动的主要原因。     

混频技术测量单次脉冲微波频率的实验研究

 介绍了用混频技术测量单次脉冲微波频率的方法,用50ns、5GHz的单次脉冲微波对混频系统进行了实验研究。目前, 已用此技术测量了虚阴极振荡高功率微波锁频产生的单次微波的频率,并对混频输出的中频信号进行快速傅里叶变换(FFT),得到单次脉冲微波的3dB带宽。     

混频技术测量单次脉冲微波频率的实验研究

介绍了用混频技术测量单次脉冲微波频率的方法,用50ns、5GHz的单次脉冲微波对混频系统进行了实验研究。目前, 已用此技术测量了虚阴极振荡高功率微波锁频产生的单次微波的频率,并对混频输出的中频信号进行快速傅里叶变换(FFT),得到单次脉冲微波的3dB带宽。     

脉冲宽度对PIN限幅器微波脉冲热效应的影响

通过数值求解半导体方程组仿真了高功率微波脉冲作用下的PIN二极管,研究了高功率微波脉冲的脉冲宽度对其烧毁的影响。发现脉冲宽度在ns至μs量级时,脉冲功率随脉冲宽度上升而下降,并且近似成反比。在此基础上,基于PIN二极管的Leenov模型和电路的戴维南定理对其机理进行了分析。在脉冲宽度由ns向μs量级变化中,器件热效应由绝热加热转为有热传导的加热;与此同时,其实际吸收功率由与入射功率成正比转为与入射功率开方成正比;此二者共同作用导致了脉冲宽度对烧毁影响。     

微波模拟近场光学显微镜实验

介绍了近场光学显微镜的基本原理，并利用微波代替可见光模拟了近场光学显微镜实验．     

微波击穿大气电子温度与电子密度依存关系

给出了描述高功率微波脉冲大气非线性传输及微波大气等离子体特征演化的方程组,并在以微波群速度运动的局域坐标系下完成程序编制。据此模拟分析了高功率微波大气长程非线性传输及自产生大气等离子体的基本物理过程,给出了在击穿建立过程中,电子数密度增长与电子温度升高之间的关系。模拟结果表明：由于大气层中本底自由电子数密度较低,高功率微波脉冲到达时会迅速地将大气中现有的自由电子加热至平衡温度,与之相比导致电子数密度雪崩式增长的击穿过程要缓慢得多,而且随着击穿过程的开始电子温度会从平衡温度快速下降。     

高电子迁移率晶体管微波损伤仿真与实验研究

针对AlGaAs/InGaAs型高电子迁移率晶体管,利用TCAD半导体仿真工具,从器件内部空间电荷密度、电场强度、电流密度和温度分布变化分析出发,研究了从栅极注入1 GHz微波信号时器件内部的损伤过程与机理。研究表明,器件的损伤过程发生在微波信号的正半周,负半周器件处于截止状态;器件内部损伤过程与机理在不同幅值的注入微波信号下是不同的。当注入微波信号幅值较低时,器件内部峰值温度出现在栅极下方靠源极侧栅极与InGaAs沟道间,由于升温时间占整个周期的比例太小,峰值温度很难达到GaAs的熔点;但器件内部雪崩击穿产生的栅极电流比小信号下栅极泄漏电流高4个量级,栅极条在如此大的电流下很容易烧毁熔断。当注入微波信号幅值较高时,在信号正半周的下降阶段,在栅极中间偏漏极下方发生二次击穿,栅极电流出现双峰现象,器件内部峰值温度转移到栅极中间偏漏极下方,峰值温度超过GaAs熔点。利用扫描电子显微镜对微波损伤的高电子迁移率晶体管器件进行表面形貌失效分析,仿真和实验结果符合较好。     

高电子迁移率晶体管微波损伤仿真与实验研究

针对AlGaAs/InGaAs型高电子迁移率晶体管,利用TCAD半导体仿真工具,从器件内部空间电荷密度、电场强度、电流密度和温度分布变化分析出发,研究了从栅极注入1 GHz微波信号时器件内部的损伤过程与机理。研究表明,器件的损伤过程发生在微波信号的正半周,负半周器件处于截止状态;器件内部损伤过程与机理在不同幅值的注入微波信号下是不同的。当注入微波信号幅值较低时,器件内部峰值温度出现在栅极下方靠源极侧栅极与InGaAs沟道间,由于升温时间占整个周期的比例太小,峰值温度很难达到GaAs的熔点;但器件内部雪崩击穿产生的栅极电流比小信号下栅极泄漏电流高4个量级,栅极条在如此大的电流下很容易烧毁熔断。当注入微波信号幅值较高时,在信号正半周的下降阶段,在栅极中间偏漏极下方发生二次击穿,栅极电流出现双峰现象,器件内部峰值温度转移到栅极中间偏漏极下方,峰值温度超过GaAs熔点。利用扫描电子显微镜对微波损伤的高电子迁移率晶体管器件进行表面形貌失效分析,仿真和实验结果符合较好。     

微波击穿大气电子温度与电子密度依存关系

给出了描述高功率微波脉冲大气非线性传输及微波大气等离子体特征演化的方程组,并在以微波群速度运动的局域坐标系下完成程序编制。据此模拟分析了高功率微波大气长程非线性传输及自产生大气等离子体的基本物理过程,给出了在击穿建立过程中,电子数密度增长与电子温度升高之间的关系。模拟结果表明:由于大气层中本底自由电子数密度较低,高功率微波脉冲到达时会迅速地将大气中现有的自由电子加热至平衡温度,与之相比导致电子数密度雪崩式增长的击穿过程要缓慢得多,而且随着击穿过程的开始电子温度会从平衡温度快速下降。     

L波段微波脉冲对微型计算机的辐照效应实验

在L波段使用1.3 GHz载波频率的微波脉冲辐照微型计算机主板,通过改变脉冲宽度、重复频率和脉冲串长度等参数,实验研究了微波脉冲辐照导致微型计算机失去响应的功率阈值的变化规律,讨论了L波段微波脉冲辐射的积累效应。实验结果表明：当微波脉冲宽度增加时,微波功率阈值下降;当微波脉冲重复频率升高时,微波功率阈值呈下降趋势;在固定重复频率的条件下,微波脉冲数目的增加也会导致微波功率阈值的下降;微波脉冲功率阈值始终小于连续波微波的功率阈值。当微波脉冲间隔时间较长或者脉冲宽度较宽时,微波功率阈值由单个微波脉冲的参数确定,与脉冲重复频率没有明显关系。利用假设的微波脉冲辐射积累效应,可以定性解释和分析微波脉冲辐照微型计算机实验中功率阈值变化的趋势。     

新型大气压微波等离子体炬的仿真研究

设计了一种新型的大气压微波等离子体炬结构。入射主频为2 450 MHz,基于HFSS软件对其进行了仿真研究。在仿真过程中,对该结构的各个参数进行了优化,并得出对场强分布的影响规律。结果表明,探针的使用对腔内场分布有很大影响。根据优化参数对微波等离子体炬进行了仿真模拟,在等离子体发生腔产生了高幅值的电场强度,品质因数达到2×104,可以在大气压下激发等离子体。     

Darkening enhancement in SK3 glass with quartz under irradiation of femtosecond laser pulses

In this paper, the femtosecond laser-induced darkening in SK3 glass is investigated. A sample with 3-mm thickness is irradiated with 200 fs laser pulses (FLP) at 800 nm wavelength and 1 kHz repetition rate. When a piece of quartz or sapphire, which does not show darkening effect under IR irradiations, is placed in front of the sample, the laser-induced darkening is enhanced. The directly darkened region in the sample gets darker on placing a piece of quartz or sapphire in front of the sample. When a piece of ULE glass that shows darkening effect by IR-FLP irradiations is placed in front of the sample, SK3 sample does not get that dark. We believe the enhancement of the darkening in SK3 glass sample by the quartz or sapphire is related to the absorption of the short wavelength component of the white light, which is generated and not absorbed in the quartz or sapphire.