1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生院,四川 绵阳 621900
提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与同轴两部分,插入同轴避免了高阶模式的竞争,使两段慢波结构分别工作在TM02和同轴TM01模式下。同时,插入同轴还起着模式转换的功能,将TM02转化为TM01,最终在输出波导中输出纯TM01模式。双谐振腔反射器使慢波结构在过模条件下与二极管区域能够实现良好隔离,同时为电子束提供足够的预调制,实现在低磁场下较高的微波转化效率。利用粒子模拟仿真对器件进行优化设计,在二极管电压850 kV、束流11.74 kA、引导磁场0.63 T的条件下,获得了3.5 GW的微波输出功率,微波中心频率为9.46 GHz,转换效率约为35%。
高功率微波 相对论返波管振荡器 过模 谐振腔反射器 模式选择 high power microwave relativistic backward wave oscillator over-mode resonant cavity reflector mode selection 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033010
强激光与粒子束
2022, 34(11): 113001
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,高功率微波技术重点实验室,四川 绵阳 621900
针对器件工程应用中的高功率高增益需求,设计了工作在X波段的高功率高增益多注相对论速调管放大器,建立了带输入、输出波导结构的三维整管模型。设计双边对称耦合孔输入腔结构,降低了输入波导对输入腔间隙电场均匀性的影响以抑制非均匀干扰模式;设计采用多腔多间隙群聚结构,降低了输入微波功率的需求,提高了器件放大增益;并且分析设计了多间隙扩展互作用微波提取结构,提高了器件的功率转换效率以及降低输出结构表面电场强度。通过优化设计,粒子模拟仿真实现X波段多注相对论速调管放大器输出微波功率达到3.2 GW,器件放大增益约为60 dB,功率转换效率约为40%。器件验证实验在电子束电压550 kV,电流5.1 kA的情况下,输出功率为0.99 GW,放大增益约为53 dB,转换效率约为35%。
相对论速调管放大器 X波段 高功率 高增益 relativistic klystron amplifier X-band high power high amplifier gain 强激光与粒子束
2020, 32(10): 103004
强激光与粒子束
2020, 32(10): 103002
中国电子科技集团公司 第十三研究所,河北 石家庄 050051
介绍基于GaAs变容二极管工艺的电调滤波器芯片的研究与设计,包括变容材料制备、二极管模型建立以及电路设计。设计数款电调滤波器,工作频段范围覆盖1~19 GHz。测试结果显示,电调滤波器具有 超过一个倍频程的调谐范围,器件击穿电压大于+30 V。本文选取中心频率为2~5 GHz可调的一款电调滤波器进行详细介绍,控制电压范围为0~15 V,插入损耗在10 dB左右,输入和输出驻波(电压驻波比)均优于1.8。 设计的系列化电调滤波器具有一致性高、小型化、低成本和免调试等优势,拥有良好的应用前景。
砷化镓 单片微波集成电路(MMIC) 电调滤波器 GaAs Monolithic Microwave Integrated Circuit(MMIC) tunable filter 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 330
强激光与粒子束
2020, 32(4): 043001
1 电子科技大学 物理电子学院, 微波电真空器件技术重点实验室, 成都 610054
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
为了探索相对论速调管放大器(RKA)的小型化技术, 开展了同轴RKA周期永磁聚焦的物理与设计技术研究。周期永磁聚焦系统采用Halbach阵列结构, 产生的磁场类型为周期性会切磁场。首先给出该系统的磁场各个分量的表达式, 分析该系统磁场分布的特点, 并推导得出该系统聚焦强流环形电子束的稳定条件。根据该稳定条件, 对Ka波段同轴RKA设计了一个周期永磁聚焦系统, 并优化了周期磁场参数, 确定了磁场系统设计的最佳周期和幅值。研究结果显示, 周期永磁(PPM)聚焦系统在周期长度18 mm和磁场幅值033 T的条件下可引导500 kV、6 kA的同轴RKA, 得到1 GW的微波输出功率, 物理分析确定了周期永磁聚焦系统应用于高功率同轴RKA的技术可能性。
同轴相对论速调管 周期永磁聚焦 强流环形电子束 coaxial relativistic klystron periodic permanent magnet focusing annular intense relativistic electron beam 强激光与粒子束
2018, 30(6): 063007
南京大学 现代工程与应用科学学院, 江苏 南京 210000
为了改善内腔连续光参量振荡器(IC-OPO)输出功率不稳定, 弛豫振荡严重等问题, 对IC-OPO进行了改进: (1) 采用热透镜补偿设计, 改善模式匹配; (2) 使用光阑限模, 抑制高阶模振荡; (3) 在腔内加入KTP晶体, 利用二次谐波产生(SHG)过程的非线性损耗抑制弛豫振荡。通过改进, 获得了稳定的紧凑型2.2~4.2 μm的可调谐连续波中红外光源。输出功率波动标准偏差(RMS) 0.52%, 峰值波动范围1.8%, 光束质量因子M2=1.72, 弛豫振荡得到有效抑制。当腔内不加入KTP晶体时, 阈值(808 nm)仅为1.5 W。据笔者所知, 该阈值为国内相关工作报道中的最低值。
光参量振荡器 内腔 连续波 弛豫振荡抑制 OPO intra-cavity continuous-wave relaxation-oscillation suppression 红外与激光工程
2017, 46(4): 0406004
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 College of Physics, Optoelectronics and Energy & Collaborative Innovation Center of Suzhou Nano Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China
We demonstrate an efficiency-enhanced picosecond (ps) mid-infrared radiation via optical parametric downconversion. Based on a cascaded periodically poled MgO-doped stoichiometric lithium tantalate crystal (MgO:sPPLT), a tandem optical parametric oscillation-optical parametric amplification (OPO-OPA) process is achieved. Compared with a single OPO process, the conversion efficiency obtains an enhancement of 71%.
140.0140 Lasers and laser optics 190.0190 Nonlinear optics Chinese Optics Letters
2016, 14(4): 041402
Author Affiliations
Abstract
National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing University, Nanjing, 210093, China
We demonstrate a tunable optical parametric oscillator in a periodically poled congruently grown lithium tantalite whispering gallery mode resonator. The resonator is mechanically polished to millimeter size, and the quality factor is approximately 107 at 1064 nm. Our experiments show that this kind of resonator is capable of reaching a very low threshold and having a wide tuning range. Combined with its narrow resonant linewidth, it is potentially used as a compact, widely tunable, and narrow-linewidth infrared to mid-infrared laser source.
140.0140 Lasers and laser optics 190.0190 Nonlinear optics Chinese Optics Letters
2016, 14(9): 091902