Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 College of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
4 School of Science, North University of China, Taiyuan 030051, China
5 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore
6 College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
We designed and demonstrated experimentally a silicon photonics integrated dynamic polarization controller. The overall size of the dynamic polarization controller on chip is . The modulation bandwidth is 30 kHz. By using a variable step simulated annealing approach, we achieve a dynamic polarization extinction ratio greater than 25 dB. A numerical simulation method was used to optimize the relevant parameters of the dynamic polarization controller. It is expected that the dynamic polarization controller can be utilized in fiber communication systems or silicon photonics integrated quantum communication systems to minimize the size and decrease the cost further.
dynamic polarization controller simulated annealing approach dynamic polarization extinction ratio Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041301
1 西北核技术研究院, 陕西西安 710024
2 湘潭大学材料科学与工程学院, 湖南湘潭 411105
为提高聚合物绝缘子的真空沿面绝缘性能与耐压稳定性, 利用有机溶剂 -水混合体系与聚合物材料的相互作用, 对聚合物表面造孔的方法及其对聚合物绝缘子真空沿面闪络性能的影响进行探究。选用聚醚酰亚胺为研究对象, 利用有机溶剂 -水混合溶剂对绝缘子表面进行处理: 有机溶剂将水分子带入聚合物表层, 而后除去溶剂, 在此过程中, 侵蚀聚合物表面的混合溶剂中有机溶剂首先挥发, 残留的水分子由于与聚合物不相容, 团聚成小液珠, 占据一定的空间, 最后随着水珠被真空热处理去除, 在聚合物绝缘子表面形成了微孔结构。通过该处理的聚合物绝缘子的表面化学成分基本不发生变化。对混合溶剂造孔的聚酰亚胺绝缘子进行短脉冲闪络电压测试, 结果表明, 通过合适配比的混合溶剂造孔能使绝缘子闪络电压得到有效提升。该方法简单易行, 适用于各种几何结构与尺寸的聚合物绝缘子。
沿面闪络 聚醚酰亚胺 混合溶剂 表面造孔 surface flashover polyetherimide mixed solvent surface pore-forming 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 356
1 湘潭大学，湖南 湘潭 411105
2 西北核技术研究院，西安 710024
绝缘子表面粗糙处理是提升其沿面闪络性能的重要途径，表面粗糙化处理方式不当，极易带来表面结构不均匀，难以获得稳定耐压性能的绝缘材料。为提升绝缘子表面粗糙处理的均匀性，本文利用表面喷砂技术对圆柱形有机玻璃（PMMA）绝缘子进行了粗糙化处理研究，以球形二氧化硅（SiO2）颗粒为工作介质，研究了不同喷砂粒径、氢氟酸后处理等因素对绝缘材料表面形貌和组分的影响，并利用短脉冲高压测试平台对喷砂处理前后有机玻璃绝缘子样品进行了真空沿面闪络性能测试。研究结果表明，喷砂处理在有机玻璃表面形成了较为均匀的凹坑，HF酸能够有效去除表面残留的SiO2颗粒，具有表面喷砂粗糙结构的绝缘子沿面闪络电压得到了稳定提升，相较于未处理的绝缘子闪络电压提升了约80%。
真空沿面闪络 有机玻璃 喷砂处理 表面粗糙 surface flashover PMMA sand blasting treatment surface roughness 强激光与粒子束
2020, 32(6): 065002
西北核技术研究院 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024
介绍了西北核技术研究院研制的4 MV脉冲X射线闪光照相装置（“剑光二号”）系统组成和实验结果。装置基于感应电压叠加器(IVA)驱动阳极杆箍缩二极管（RPD）技术，主要由前级脉冲功率源、感应电压叠加器和RPD等组成。前级脉冲功率源由两台3.2 MV低电感Marx发生器和四路同轴水介质线组成。每台Marx同时给两路脉冲形成线（特征阻抗6 Ω、电气长度30 ns）充电，充电峰值时间约370 ns。每路水介质线采用两级脉冲压缩，为感应腔馈入约1 MV/160 kA/60 ns电脉冲。电触发SF6气体开关、自击穿水开关分别用作主同步开关和脉冲陡化开关。感应电压叠加器采用四级1.5 MV感应腔串联，每级感应腔采用单点馈入结构。次级采用真空绝缘传输线实现电压叠加和功率传输，特征阻抗由30 Ω线性增大至120 Ω。采用4 MV电压下综合性能较优的RPD来产生强脉冲X射线。装置目前达到技术指标：输出电压4.3 MV、脉冲前沿(10%～90%) 21 ns、半高宽约70 ns、二极管电流85 kA，X射线半高宽约55 ns，整机延时（从Marx触发器输出到X射线产生）约749 ns，标准偏差约7 ns。当RPD阳极采用直径2 mm钨针时，正前方1 m处剂量约15.5 rad(LiF)，正向焦斑约1.4 mm。
X射线照相 感应电压叠加器 阳极杆箍缩二极管 感应腔 脉冲形成线 flash X-ray radiography induction voltage adders rod pinch diode induction cavity pulse forming lines 强激光与粒子束
2020, 32(2): 025013
针对表面微孔阵列的构筑方法与微孔阵列参数对绝缘子真空沿面闪络性能的影响, 设计了 2种阵列结构, 利用激光旋转微加工的方法在圆柱形有机玻璃绝缘子侧面进行了 2种阵列的构筑, 同时控制激光作用参数分别获得直径为 300 μm与 200 μm的 2种表面微孔, 最终得到 4种微孔阵列结构。扫描电镜 (SEM)与三维轮廓仪分析表明, 通过激光旋转微加工的方法, 实现了直径分别为 300 μm与 200 μm, 深度为 50 μm左右的微孔点阵构筑。沿面闪络测试表明, 表面微孔构筑能够有效地提升沿面闪络电压 (实验中闪络电压提升 50%以上), 微孔直径越小提升效果越好; 在同种微孔直径下, 点阵结构对闪络电压无明显影响。
沿面闪络 有机玻璃 微孔阵列 激光刻蚀 surface flashover Poly Methy -Methacrylate micro -hole array laser carving 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(2): 332
交联聚苯乙烯是一种热固性塑料, 具有优异的介电特性和耐高压击穿能力等特性, 在微波窗口、电子工程、****等方面具有很大的潜在应用价值, 而其在红外波段的光学特性却鲜有研究。文中用γ射线辐照聚合法制备了新型交联聚苯乙烯样品, 采用傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)技术, 测量了交联聚苯乙烯和聚苯乙烯在红外波段的反射光谱, 进而利用Kramers-Kronig(K-K)关系导出了复折射率, 并对计算结果进行了误差分析。结果表明: 交联聚苯乙烯的折射率在太赫兹波段与聚苯乙烯相近, 随着频率升高迅速下降, 在中红外波段稳定在1.1~1.2之间, 远低于聚苯乙烯的折射率(1.5左右)。
交联聚苯乙烯 复折射率 傅里叶变换红外光谱 cross-linked polystyrene complex refractive index FTIR spectroscopy 红外与激光工程
2019, 48(2): 0204003
对聚合物绝缘子表面微形貌的构筑方法及其对沿面闪络性能的影响进行了研究。首先以二氧化硅微球为模板，利用化学模板法在交联聚苯乙烯(CLPS)表面实现了μm级孔穴的构筑，研究了二氧化硅微球的颗粒直径及添加量对微孔参数的影响；其次，利用激光刻蚀的方法在有机玻璃(PMMA)绝缘子表面实现了百μm级三角形凹槽阵列的构筑，探索了激光工艺参数对微槽形貌和结构的影响。通过短脉冲高压测试平台对构筑了两种不同微形貌的绝缘子进行了真空沿面闪络性能测试。结果表明：沿面闪络电压均获得了显著提升，其中表面带有合适微槽的PMMA绝缘子的闪络电压相比于未处理的绝缘子提升了将近150%；与传统的表面机械加工处理方法相比，在聚合物表面实现了从μm到数百μm量级微结构的可控构筑，并使真空沿面闪络电压获得了稳定提升。
沿面闪络 有机玻璃 交联聚苯乙烯 可控微形貌 surface flashover PMMA CLPS controllable micro structure 强激光与粒子束
2018, 30(3): 035006
1 西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室， 西安 710024
2 中国科学院 上海应用物理研究所， 上海 201800
3 天津大学 精密仪器与光电子工程学院， 太赫兹研究中心, 天津 300072
交联聚苯乙烯是一种热固性塑料，具有优异的介电特性和耐高压击穿能力等特性。采用基于太赫兹波空气电离相干探测法(THz-ABCD)的太赫兹时域光谱系统，测量了交联聚苯乙烯和聚苯乙烯样品在太赫兹的光谱特性，得到了其在2~13 THz频段的吸收系数、折射率等光学参数。研究结果表明：交联聚苯乙烯和聚苯乙烯的吸收谱形状相似，在6.6，9.8和12.25 THz等处存在多个吸收峰，但是交联聚苯乙烯的吸收系数在12 THz以下高于聚苯乙烯，在12 THz以上低于聚苯乙烯；交联聚苯乙烯的折射率高于聚苯乙烯，聚苯乙烯的折射率在1.58~1.59之间，交联聚苯乙烯的折射率在1.59~1.62之间。
交联聚苯乙烯 太赫兹时域光谱 空气电离相干探测 吸收系数 cross-linked polystyrene THz-TDS air biased coherent detector absorption coefficient 强激光与粒子束
2017, 29(10): 103101
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 西北工业大学 应用化学系, 西安 710072
绝缘体表面结构和微观形貌对提高器件真空闪络特性有重要影响。首次提出了表面具有均匀分布纳米级空穴聚合物绝缘子的化学制备方法。通过本体聚合制备纳米级二氧化硅颗粒均匀分布的交联聚苯乙烯复合材料, 机械加工成聚合物绝缘子后, 采用氢氟酸化学腐蚀的方法将绝缘子表面氧化物颗粒去除。采用透射电子显微镜、表面电阻率和短脉冲高压测试平台分别对处理前后绝缘子的表面形貌和绝缘等性能进行了表征, 结果表明: 处理后的交联聚苯乙烯复合材料绝缘子的表面形成了20~50 nm直径的空穴, 空穴的大小和数量分布分别由二氧化硅颗粒的粒径和加入量控制。这种具有特殊表面结构的新型绝缘子的沿面闪络电压较纯交联聚苯乙烯绝缘子提高了15%~20%, 并保持了较好的力学及加工性能。研究方法和实验结果对聚合物绝缘子的表面结构设计及高性能绝缘子的研制提供了一种新的途径。
聚合物绝缘子 沿面闪络 复合材料 表面腐蚀 交联聚苯乙烯 polymer insulator surface flashover composite materials surface erosion cross-linked polystyrene 强激光与粒子束
2016, 28(7): 075006
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 湘潭大学 材料科学与工程学院, 湖南 湘潭 411105
3 西北工业大学 应用化学系, 西安 710072
研究了不同紫外辐照时间对聚醚酰亚胺(PEI)薄膜介电性能的影响。采用FT-IR和SEM表征了PEI薄膜的分子结构和微观形貌。结果表明, 紫外辐照后PEI薄膜在1742 cm-1处的吸收峰比原薄膜增大, 说明PEI分子链中的C=O基团随辐照时间的增加而增加, 并在薄膜表面产生了微裂纹。对PEI薄膜的介电性能进行的研究结果表明, 随着紫外辐照时间的增加, PEI薄膜的介电常数和介电损耗增大, 而表面电阻率下降, 体积电阻率基本不变。并随紫外辐照时间的增加, 直流击穿强度呈先增加后降低的趋势, 一定辐照剂量可使薄膜发生交联反应, 使击穿场强较原薄膜提高20%以上。
聚醚酰亚胺 紫外辐照 介电常数 介电损耗 表面电阻率 直流击穿场强 polyetherimide ultraviolet radiation dielectric constant dielectric dissipation factor surface resistivity DC breakdown strength 强激光与粒子束
2016, 28(6): 064134
