作者单位
摘要
国防科技大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
利用旋转移相技术的几何相位调控方法,提出一种基于传输相位差概念的波束扫描高功率微波反射阵列天线。电磁仿真结果表明,所设计的三叉戟形反射阵列天线单元工作于9.5~10.5 GHz,在0~40°入射角度下具有360°范围内的线性相位调控能力,真空条件下的功率容量达到1.11 GW。采用该单元设计了半径为200 mm的圆形口径反射阵列天线,并使用全波仿真软件进行验证,利用口径相位分布的可重构特性,所设计的反射阵列天线可以实现±40°范围内的波束扫描。在10 GHz时,波束扫描过程中的增益下降小于1.7 dB,最大增益达到31.1 dBi,对应口径效率为73.42%,最低口径效率超过50%,副瓣电平和轴比始终低于−18.7 dB和1.6 dB。
旋转移相技术 波束扫描 反射阵列天线 高功率微波 功率容量 variable rotation technique beam scanning reflectarray antenna high-power microwave power handling capacity 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 013002
Tao Xun 1,2,*Xinyue Niu 1Langning Wang 1,2,**Bin Zhang 1,2[ ... ]Jiande Zhang 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
Radio frequency/microwave-directed energy sources using wide bandgap SiC photoconductive semiconductors have attracted much attention due to their unique advantages of high-power output and multi-parameter adjustable ability. Over the past several years, benefitting from the sustainable innovations in laser technology and the significant progress in materials technology, megawatt-class output power electrical pulses with a flexible frequency in the P and L microwave wavebands have been achieved by photoconductive semiconductor devices. Here, we mainly summarize and review the recent progress of the high-power photonic microwave generation based on the SiC photoconductive semiconductor devices in the linear modulation mode, including the mechanism, system architecture, critical technology, and experimental demonstration of the proposed high-power photonic microwave sources. The outlooks and challenges for the future of multi-channel power synthesis development of higher power photonic microwave using wide bandgap photoconductors are also discussed.
high-power photonic microwave wide bandgap photoconductive semiconductor devices linear modulation multi-parameter adjustable microwave generation multi-channel power synthesis 
Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 012501
作者单位
摘要
上海理工大学 材料与化学学院,上海 200093
近年来,光学成像与检测技术越来越多的应用于生物医学领域,其具有高检测灵敏度、生物安全性好以及非侵入性等众多优异的特点。该技术的发展得益于荧光物质(如染料、荧光蛋白)的光学特性和光学成像设备的发展。与传统下转换光学成像方式相比,上转换光学成像具有反斯托克斯位移发光特性。该光学成像方式在生物医学领域中展现出较好的应用前景,其成像方式较好地避免了下转换发光的一些弊端,如近红外光激发可增加光对组织的穿透深度、可避免生物体自发荧光和对组织损伤较小等。正因为上转换光学成像方式的特殊性,有必要对其进行介绍并综述近期在生物医学领域中的应用,包括成像检测与疾病治疗。这对于合理使用上转换发光技术和合理设计上转换发光材料具有指导意义。
生物成像 上转换发光 肿瘤诊疗一体化 反斯托克斯位移 bioimaging upconversion luminescence tumor diagnosis and treatment anti-Stokes 
光学仪器
2022, 44(5): 84
作者单位
摘要
国防科技大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
随着微波光子学的发展,新型光导微波技术利用高重频脉冲簇激光,入射到线性光导半导体器件中产生可调谐高功率电磁脉冲的方式受到广泛关注。SiC光导半导体开关(PCSS)具有高击穿场强,高饱和载流子速率,高抗辐射能力,高热传导率和高温工作稳定性等优点,是产生高重频、高功率、超短脉冲的重要固态电子器件。介绍了一种基于钒补偿半绝缘4H-SiC PCSS的MHz重复频率亚纳秒脉冲发生器。该发生器采用1 MHz,1030 nm可调谐光脉冲宽度的激光簇驱动源,4H-SiC PCSS的厚度为0.8 mm。整系统可得到最大输出电功率176 kW、最小半高宽约为365 ps的MHz重频短脉冲。
光导半导体开关 重复频率 可调谐亚纳秒脉冲 脉冲发生器 photoconductive semiconductor switch repetition frequency agile sub-nanosecond pulse pulse generator 
强激光与粒子束
2022, 34(7): 075006
邱永峰 1,1卞立安 1,1刘柱 1,1肖培 1,1[ ... ]刘金亮 2,2
作者单位
摘要
1 湖南大学 电气与信息工程学院,长沙 410082
2 国防科技大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
针对三电极气体火花开关工作时产生的强电磁辐射,首先对开关的导通电流及其电磁辐射进行了理论分析,利用CST电磁仿真软件对气体火花开关开展了静电场仿真研究,分析了开关短程导通时的击穿场强;其次对三电极气体火花开关的导通电流和远场辐射场强进行了实验测量,对实验结果进行分析和总结;最后采用电磁屏蔽方法对开关的强电磁辐射进行了有效抑制。研究结果可以为有关脉冲功率装置的电磁辐射及防护提供参考和借鉴。
气体火花开关 电磁辐射 脉冲电流 频谱 gas spark switch electromagnetic radiation pulse current frequency spectrum 
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025006
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
针对电容储能型重频强流电子加速器对自动控制的要求, 研制了一套基于LabVIEW和PIC单片机的远程触发控制系统。本系统用普通的数据采集卡和单片机硬件实现了复杂的电路控制和时序控制, 具有信号采集、调用表格数据、控制晶闸管触发等功能, 以实现储能电容对变压器原边电容的稳定谐振充电。将该控制系统应用在重频强流电子加速器平台, 重复频率运行时, 能够保持原边电容充电的一致性和稳定性, 系统长时间运行可靠、稳定、抗干扰能力强。
储能电容 强流电子加速器 控制系统 PIC单片机 capacitive energy storage intense-electron-beam accelerator control system LabVIEW LabVIEW PIC MCU 
强激光与粒子束
2016, 28(7): 075101
作者单位
摘要
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 空军驻湖南地区军事代表室, 长沙 410100
通过理论分析研究了一种高能量转换效率(高于50%)的紧凑重频空心脉冲变压器.这种脉冲变压器可以应用于PFN-Marx发生器的重频充电.通过深入分析脉冲变压器的等效模型,得到了脉冲变压器能量转换效率、次级电压峰值、初级电流峰值以及初级电流变化率最大值的表达式,并与Pspice软件的模拟结果进行比较.结果表明:理论计算的电压、电流波形与模拟计算结果基本一致,验证了理论分析的正确性.同时,通过理论分析得到了能量效率大于50%的脉冲变压器结构尺寸.
空心脉冲变压器 脉冲功率 PFN-Marx 发生器 高能量效率 air-core pulse transformer pulse power PFN-Marx generator high energy efficiency 
强激光与粒子束
2015, 27(7): 75003
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
对折叠型同轴螺旋脉冲调制器开展了研究,该调制器将螺旋线与折叠线两种产生长脉冲的技术相结合,使得调制器结构更为紧凑。利用求解电报方程的方法,对调制器负载电压进行了解析求解,利用PSpice软件进行了仿真研究。最后在高压情况下开展了实验研究,开关导通电压720 kV时,在负载上得到了电压360 kV,电流24 kA,脉宽264 ns的高压脉冲,装置设计达到了预定指标要求。
脉冲调制器 长脉冲 折叠线 螺旋传输线 加速器 pulse modulator long pulse folded pulse forming line spiral pulse forming line accelerator 
强激光与粒子束
2014, 26(5): 055001
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
提出了采用多路绕组分组并联结构和同轴结构的两种新型可饱和脉冲变压器(SPT),用来取代寿命较短的气体开关,作为脉冲电容器或几百kV级脉冲调制器的充电变压器兼主开关。采用磁芯自动复位机制的新型SPT,初步解决了普通SPT难以兼具高升压倍数和绕组低饱和电感的问题,实现独立脉冲变压器和磁开关的集成紧凑化。采用初次级绕组间反向互感压制的物理机制,实现SPT次级绕组饱和电感降低到其固有饱和结构电感以下水平的重要特性,为实现低饱和电感磁开关探索了一条新技术路线。新型SPT已在螺旋Blumlein脉冲形成线(HBPFL)型高功率脉冲调制器中获得了应用: 其作为变压器实现HBPFL充电200 kV的目标; 其作为HBPFL主开关形成了幅度为180 kV、脉宽135 ns、前沿时间60 ns的准方波电压脉冲。此外,提出并验证了新型SPT应用于百kV级集成紧凑化Marx发生器及多路高电压脉冲ns同步等领域的新技术路线。
高功率脉冲调制器 可饱和脉冲变压器 反向互感压制机制 集成紧凑化 低饱和电感 Marx发生器 ns同步 high power pulse modulator saturable pulse transformer suppression effect of reversed mutual inductances integration and compactness low saturation inductance Marx generator ns-range synchronization 
强激光与粒子束
2014, 26(4): 045024
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
给出了紧凑型Tesla变压器次级电容的近似解析表达式,计算结果表明,紧凑型Tesla变压器的次级电容主要由内外筒之间的电容和次级线圈引入的附加电容组成。附加电容的值约等于一段与次级线圈长度相同的同轴线电容,该同轴线的内外径与变压器内外筒直径相同。建立了一个分析Tesla变压器的电路模型,利用数值方法验证了解析计算方法的正确性。研制了一个小型Tesla变压器,进行了相关实验,实验结果与计算结果一致。
强流电子束加速器 Tesla变压器 次级电容 理论计算 tesla transformer load capacitance theoretical calculation 
强激光与粒子束
2013, 25(7): 1821

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