强激光与粒子束
2024, 36(2): 025012
强激光与粒子束
2024, 36(2): 025001
1 上海理工大学 机械工程学院，上海 200093
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
纳秒脉冲电场消融要求在100 Ω负载上产生数千伏的纳秒脉冲，加快脉冲前沿有利于获得更窄的纳秒脉冲。提出了一种具有快速前沿的固态Marx发生器，在每级电路中插入一个电感，并且让放电管和充电管同时导通数十纳秒，等放电管完全开通后，关断充电管，对负载进行放电，以消除放电管和放电回路杂散电感对脉冲前沿的限制，获得具有快前沿的高压脉冲。搭建了32级Marx样机，实验中通过调节直通时间，在100 Ω的低阻负载上获得了电压上升沿35 ns、脉宽800 ns、电流186 A的高压脉冲。对比并分析了充电管和放电管直通时间对上升沿的影响，发现直通时间越长，脉冲电流的前沿越快。输出端的峰值电流最大可达186 A。表明该脉冲电压源可以有效地提高电流的输出，提高系统带载能力。该方案相比于传统的改进方法，提高了系统抗干扰能力的同时，也减少了所使用开关管的数量，降低了脉冲电源的成本。
全固态Marx发生器 大电流 方波脉冲 上升沿 all solid-state Marx generator high current square wave pulse rising edge 强激光与粒子束
2024, 36(2): 025003
1 南昌航空大学 江西省光电信息科学技术重点实验室，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学 无损检测教育部重点实验室，江西 南昌 330063
3 南京航空航天大学 航空学院，江苏 南京 210016
4 中国空间技术研究院西安分院，陕西 西安 710199
研发低功耗、微型化的电流传感器有利于实现电流状态的智能监测，在风力发电、智能电网以及电动汽车等领域有着潜在应用前景。提出一种基于回音壁模式微管腔的非接触式电流传感器。首先通过电弧放电法在薄壁石英管中制备了回音壁模式微管腔，模式谱稳定激发且规则，品质因子Q值达到3.45×107。其次，在微管腔中填充Fe3O4纳米粒子磁流体并插入Cu丝，构建非接触式电流检测环境，当通入的电流强度发生改变时，与Fe3O4纳米粒子的相互作用引起微管腔的磁热效应，进而影响微管腔的折射率与体积。实验结果表明：测试电流从0增加到30 mA时，微管腔的谐振波长漂移了0.0973 nm，谐振波长的相对漂移量与电流的平方成线性关系，灵敏度达到10.811 nm/A2，探测极限达到2.936×10-9 A2/nm。所设计的电流传感器具有结构简单、灵敏度高、探测极限低、体积小、不受电磁干扰影响等优势，为微腔在非接触式电流检测中的应用提供了新路径。
传感器 光学微腔 微管腔 磁热效应 电流检测 微腔传感
1 北京航空航天大学电子信息工程学院，北京 100191
2 电子科技大学物理学院，四川 成都 611731
3 中国科学院物理研究所，北京 100191
4 张江实验室，上海 201210
基于自旋电子材料的太赫兹（THz）发射器具有高效率、超宽带、低成本、易集成等许多独特优势，不仅能够应用在高重复频率激光振荡器驱动的THz时域光谱仪上，而且在高能飞秒激光放大器驱动下能够产生强场THz电磁脉冲，在THz谱学成像、强场THz物理等方面已展现出重要的应用价值。然而，以往基于自旋电子产生THz电磁波的辐射机理和器件研制方面的工作均基于远场THz时域光谱技术，得到的结果是对泵浦激光光斑作用面积的THz发射信息的平均，无法给出材料在微纳尺度上的超快自旋电流以及THz发射性能方面的有用信息。本工作采用光纤飞秒激光器驱动的超快THz散射型扫描近场光学显微成像技术，研究了铁磁异质结材料钨/钴铁硼/铂（W/CoFeB/Pt）在纳米空间尺度下的自旋电子太赫兹发射性能，在横向百纳米尺度上获得了高信噪比的自旋电子THz发射，为纳米空间分辨上实现THz频率的超快自旋电流的产生、探测、操控等提供了新方法，对超快THz自旋光电子学的发展有一定的参考价值。
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0325001
1 解放军某部, 湖北 武汉 430000
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 华中光电技术研究所- 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
在各种冷原子干涉测量系统中, 磁光阱(Magneto Optical Trap, MOT)、补偿及偏置磁场控制是不可或缺的关键技术, 稳定、快速的磁场控制直接影响着原子冷却囚禁、干涉等过程中原子团的精密操控。设计了一套高性能的精密磁场控制系统, 电路结构上通过采用精密放大器驱动的低噪声恒流源拓扑, 以降低磁场驱动电流的噪声水平; 控制方式上采用模拟PID+扰动抑制的控制策略, 以提高磁场驱动电流的开关速度。实验室环境下测试结果表明: 当磁场驱动电流输出为1 A的情况下, 电流开启时间优于300 μs, 关断时间优于50 μs, DC(0 Hz)~250 kHz频率范围内总体电流噪声优于-80 dB。最终, 通过在冷原子绝对重力仪/重力梯度仪与冷原子陀螺系统中的应用测试, 所设计的磁场控制模块满足了冷原子干涉系统控制需求, 达到了预期效果。而且通过自主研制, 解决了对商用磁场控制模块的依赖, 促进了量子测量装置的装备化。
精密磁场控制 冷原子干涉仪 恒流源 模拟PID反馈控制 快速电流开关 precision magnetic field control cold atom interferometry constant current source analog PID feedback control fast current switching
西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西 西安 710024
采用电磁范数对系统电磁脉冲(SGEMP)脉冲电流注入(PCI)波形参数的确定方法进行研究。负载分别为高阻和低阻时, 对 SGEMP敏感端口响应典型波形进行电磁范数参数化表征, 综合考虑等效波形的上升时间、峰值、携带的能量和电荷量与响应波形的差异情况, 开展了 PCI等效波形参数研究。仿真结果表明, 方波等效波形可以很好地模拟出响应波形, 等效波形与响应波形的峰值一致, 频谱特征近似; 等效波形的上升时间、携带的能量和电荷量等参数通过调整脉宽即可实现与响应波形一致。因此, 可采用电磁范数对 SGEMP响应波形进行参数化表征等效, 获得的等效波形容易在实验室生成, 从而为采用电流注入方法开展 SGEMP研究提供一种新的途径。
系统电磁脉冲 电流注入 电磁范数 波形等效 System Generated Electromagnetic Pulse current injection electromagnetic norm waveform equivalence 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1239
