一种高灵敏度的量热式激光能量计

激光研究和应用中,为满足波长从亚毫米波到紫外,能量从１０－８—１０３焦耳,功率从１０－６—１０１２瓦这样宽范围测量的要求,研究发展了各种各样的检测系统．这些检测系统就其物理机制来说,可分为光电效应和光热效应两类．由于热探测系统容易实现吸收全部入射辐射能量,对宽广的波长范围有平坦的响应,还可用比较简单的系统完成相当高精度的测量,因而迄今量热法仍是最主要和常用的测量方法．量热法主要缺点是?...     

绝对吸收式激光能量计高准确度校准技术研究

采用量热法的高能激光能量计用于测量能量大于50 kJ的连续波高能激光能量,通常用已知功率的连续激光开展激光能量计的光电校准需要激光照射时间超过20 min,而由于热损失等原因,进行长时间激光能量校准时,校准不确定度高达12%。以量热式平面吸收高能激光能量计为模型,从理论上分析了热辐射、热对流对连续波高能激光能量测量结果的影响,得到了较准确的平面吸收腔激光能量计冷却数学模型,实现了能量计热损失补偿,并通过建立相应的实验装置验证了该模型,用其对装置的测量结果加以修正,可使光电校准的测量不确定度减小到1%以下。     

能量倍增器法微波脉冲压缩

为了开展S波段能量倍增器脉冲压缩实验,对能量倍增器进行了冷测和热测工作,主要包括对能量倍增器的指标、参数的测量以及在高功率下对能量倍增器的输出功率、功率增益等参数的测量。实验中,完成了微波固态源系统的改造,研制了同步信号控制器,研究了输入输出脉冲宽度对输出峰值功率的影响,并对实验中可能的射频击穿问题进行了研究。在输入功率5 MW时,得到了功率增益7.122,输出脉宽260 ns,输出峰值功率35.35 MW。     

功率换能器电声效率测量的初步研究

本文初步研究了利用值流量热法,在牛角尖形量热计中,对功率换能器在实用功率状态下电声效率的测量.这种测量方法避免了已往在小信号情况下测量功率换能器电声效率的一些不足之处.其中对恒流量热法测量原理、量热计形式和吸收液的选择等都作了简要的讨论,并给出了部分换能器的测量结果.     

基于光压原理的大功率激光功率测量北大核心CSCD

大功率激光功率测量常用量热法,但溯源复杂。介绍了具有较高测量精度的基于光压原理的大功率激光功率测量方法,设计了利用1/10^(5)精度天平大功率激光测量实验,测试了基于GaAs半导体材料制作的反射镜的反射率及损伤阈值,确定了基于GaAs半导体材料反射镜的相关性能。得到了普通实验室条件下的功率测量重复性及线性,验证了1/10^(5)精度天平用于大功率激光测量的可行性。通过实验结果结合理论计算,得出利用1/10^(5)精度天平的光压测量功率的测量上限可以达到3×10^(4)W以上。     

Ka波段分布作用速调管降压收集极设计

为满足无线传能系统对高效率大功率毫米波功率源的迫切需求,开展大功率连续波速调管高效率技术研究,采用降压收集极技术实现速调管在效率上的有效提升。主要介绍了某Ka波段大功率连续波分布作用速调管（EIK）降压收集极的设计方案,包括注-波互作用后废电子能量分布及行为特性的研究,收集极初始条件、结构及电极电压的设计,给出了单级降压收集极和两级降压收集极的设计和计算结果。三维粒子模拟（PIC）计算结果表明,该Ka波段连续波EIK采用单级降压收集极时回收效率为41.0%,采用两级降压收集极时回收效率为68.8%,EIK总管效率相比于未采用降压收集极技术时的27.5%上升至54.8%,表明通过降压收集极技术可有效提升毫米波大功率速调管工作效率。     

新型准光学可调辐射源研究

本文介绍一种新型毫米波准光学可调辐射源,它采用由面对称三反射镜准光学谐振腔和绕射光栅组成高频互作用系统,利用中等能量级的相对论带状电子注激励,产生频率可调的宽带毫米波、远红外波段的辐射。这种新方案的机理性实验在电子科技大学首次获得成功,其主要实验参数：电子注的能量为400~500kV,电压脉冲宽度70ns,同步脉冲磁场强度1.2T; 磁场脉冲宽度10ms,带状电子注尺寸10nm×1mm;通过热测实验,我们成功地检测到3mm波段的高频信号,其峰值功率达到数十千瓦量级。     

新型准光学可调辐射源研究

 本文介绍一种新型毫米波准光学可调辐射源,它采用由面对称三反射镜准光学谐振腔和绕射光栅组成高频互作用系统,利用中等能量级的相对论带状电子注激励,产生频率可调的宽带毫米波、远红外波段的辐射。这种新方案的机理性实验在电子科技大学首次获得成功,其主要实验参数：电子注的能量为400~500kV,电压脉冲宽度70ns,同步脉冲磁场强度1.2T; 磁场脉冲宽度10ms,带状电子注尺寸10nm×1mm;通过热测实验,我们成功地检测到3mm波段的高频信号,其峰值功率达到数十千瓦量级。     

一种测量大面积激光束光强分布的复合阵列

针对大面积高能激光束时空分布参数测量的需要,研究了量热和光电法综合测量激光束时空分布的方法。采用现场实时定标技术有效地解决了两类数据融合问题,研制了量热光电复合阵列测量系统。该复合阵列主要由256路量热探测单元、120路光电探测单元、多通道数据采集模块和数据分析处理模块等部分组成,具有量热型探头测量绝对激光能量准确、光电探测器测量时间分辨率高等优点,实现了大面积高能激光束光强分布时间和空间的绝对测量。     

太瓦飞秒脉冲激光峰值功率测量装置及测量不确定度分析

超短超强脉冲激光（飞秒强激光）具有极高的峰值功率,在激光惯性约束聚变、高能物理、激光微加工等领域具有广阔的应用前景。飞秒脉冲激光峰值功率是评价超短超强脉冲激光系统性能的重要参数。介绍了基于光谱相位相干直接电场重构法的太瓦量级飞秒脉冲激光峰值功率测量方法、测量装置组成和工作原理,搭建了一套太瓦量级的飞秒脉冲激光峰值功率测量装置,分析和讨论了影响太瓦激光峰值功率测量结果的测量不确定度分量来源和主要因素。测量峰值功率的重复性为2.9%,测量不确定度达到17.6%(k=2),有效解决了太瓦量级飞秒激光峰值功率测量问题。     

毫米波速调管电子光学系统的研究

电子光学系统是毫米波速调管长寿命和整管性能实现的关键,毫米波速调管零件尺寸较小,为了在Ka波段和W波段实现千瓦量级的输出功率,要求具有高的电子注通过率及低的阴极负荷。对Ka波段和W波段电子光学系统特性进行了分析,确定了Ka波段10 kW分布作用速调管和W波段1 kW分布作用速调管电子光学系统的设计方案,利用软件对电子枪和聚焦系统的结构进行计算,并采用CST仿真软件对设计的电子枪发射的电子注在聚焦磁场中的状态进行优化。设计出的Ka波段速调管电子光学系统,电子枪工作电压26 kV,发射电流2 A,互作用区长度30 mm,磁场强度大于0.6 T,流通达到100%。设计的W波段速调管电子光学系统,电子枪工作电压17 kV,电流0.65 A,互作用区长度20 mm,磁场大于0.9 T,流通达到100%。已制成Ka波段速调管和W波段速调管,设计的电子光学系统能够满足速调管工程化需求。     

High power laser operation with crystal fibers

We present the very last results on the development of high-power lasers with crystal fibers in Nd:YAG and in Yb:YAG grown by the Micro-Pulling Down technique. An overview of the main optical properties of the grown crystal fibers is given as well as the principles of the diode-pumped systems are developed. The average output power obtained with those materials reaches now several tens of watts in the CW regime and in high repetition rate Q-switched operation. Pulses with an energy of several millijoules have been obtained with pulse durations from 10 to 20 ns and peak powers from 100 kW to 350 kW. In each case, the measured M ² quality factors remained in the range 2.5 to 5. In addition, the first demonstration of high-power laser emission with an Yb:YAG crystal fiber of 0.4 mm in diameter is reported. In this case, we obtained an output power of 27 W at 1030 nm under 100 W of pump power at 940 nm in CW regime. To our knowledge, those results represent the highest powers ever generated with crystal fibers obtained directly from the growth. We finally conclude this work by exposing the potential of crystal fiber lasers for a new generation of high-power laser systems.     

High average power supercontinuum sources

The physical mechanisms and basic experimental techniques for the creation of high average spectral power supercontinuum sources is briefly reviewed. We focus on the use of high-power ytterbium-doped fibre lasers as pump sources, and the use of highly nonlinear photonic crystal fibres as the nonlinear medium. The most common experimental arrangements are described, including both continuous wave fibre laser systems with over 100 W pump power, and picosecond mode-locked, master oscillator power fibre amplifier systems, with over 10 kW peak pump power. These systems can produce broadband supercontinua with over 50 and 1 mW/nm average spectral power, respectively. Techniques for numerical modelling of the supercontinuum sources are presented and used to illustrate some supercontinuum dynamics. Some recent experimental results are presented.     

大功率TEA CO2激光器的脉冲激励电源

为了进行大功率TEA CO2 激光器的研究工作,选用大功率旋转火花开关作为功率开关器件,制作了一种由高压谐振充电电路、高抗干扰的开关触发器、大功率旋转火花开关以及倒空式L-C反转电路等组成的脉冲激励电源。在大功率TEA CO2 激光器的实际工作中进行了测试和评估。实际结果表明,我们研制的脉冲激励电源可以满足大功率TEA CO2 激光器的特殊工作要求。其重复工作频率可以在100Hz～400Hz之间任意设定,输出工作电压可达40kV～50kV,电源平均功率大于220kW,电源峰值功率高达1000MW。     

基于定向耦合器的高频功率测量

 为实现发射机大功率的准确测量和有效保护,详细阐述了定向耦合器的原理、参数标定和功率测量方法,并以该方法测试已有的发射机输出功率。从测试结果分析得出,该方法具有安装简易、精度高、可动态标定的优点。通过在高频功率源与谐振加速腔之间安装定向同轴耦合器,经测量标定后,可实现在线测量出功率源的输出功率、驻波比,将测量结果反馈给控保和监测系统后,可完成在线大功率测量和设备的可靠控制与保护。     

一种远程HPM测量数据采集系统的设计与实现

为获取某型高功率微波辐射系统辐射至空中靶目标处(数十m至数百km处)的微波脉冲参数,基于某升空平台无线数传链路,设计了一种结构简单、紧凑的远程无线高功率微波辐射场测量数据采集系统。该系统具备运行状态动态指示、测量参数远程设置以及波形数据实时显示等功能,质量小于2 kg,瞬时动态范围大于15 dB。试验结果表明：测量系统具备高重频微波脉冲参数测量能力,能实时有效捕获辐射场微波波形,运行稳定可靠,可满足百km级距离上的空中辐射场测量需求。     

基于定向耦合器的高频功率测量

为实现发射机大功率的准确测量和有效保护,详细阐述了定向耦合器的原理、参数标定和功率测量方法,并以该方法测试已有的发射机输出功率。从测试结果分析得出,该方法具有安装简易、精度高、可动态标定的优点。通过在高频功率源与谐振加速腔之间安装定向同轴耦合器,经测量标定后,可实现在线测量出功率源的输出功率、驻波比,将测量结果反馈给控保和监测系统后,可完成在线大功率测量和设备的可靠控制与保护。     

分布损耗加载回旋行波管多模稳态注波互作用理论与比较证实

基于目前国际上实验研究的均匀介质加载和周期介质加载结构,建立了一种分布式损耗加载回旋行波管(gyro-TWT)多模稳态注波互作用理论.利用这一理论,以TE01模式基波gyro-TWT注波互作用为例,将Ka和W波段的理论结果与实验和软件仿真进行比较,以证实理论的合理性.