中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热(ECRH)系统、重离子加速器电子回旋共振(ECR)离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 kW/30 s运行的基础上,通过结构优化和稳定性设计验证,最终实现了在10~50 kW功率范围多个功率水平的稳定长时间连续运行,典型运行结果为16 kW/3000 s、26 kW/900 s、46 kW/1800 s、50 kW/300 s,特别在输出功率32 kW连续稳定工作了400 min。这是国内首次研制出小时级连续工作的中等功率回旋管。
回旋管 电子回旋共振加热 ECR离子源 连续波 磁约束聚变 gyrotron electron cyclotron resonance heating ECR ion source continuous wave magnetic confinement fusion 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033001
强激光与粒子束
2023, 35(8): 083004
强激光与粒子束
2023, 35(2): 023001
中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621999
介绍了用于太赫兹分子钟的精细低损耗密闭结构太赫兹腔体的设计方法及解决思路, 利用CST 对太赫兹腔体开展了物理仿真设计及结构设计, 通过仿真优化设计出230 GHz±10 GHz 范围内,反射系数S 1 1 小于-10 dB 的小型化太赫兹腔体结构。利用现有的加工技术完成了太赫兹腔体的加工与制备,并开展了冷测工作,实现带内反射小于-10 dB,传输损耗低于-5 dB,为后续的太赫兹分子钟的研制奠定了基础。
太赫兹 分子钟 腔体 测试 terahertz molecular clock cavity test 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(2): 166
中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
回旋管在毫米波与太赫兹频段能够输出高峰值功率和高平均功率,具有重要的应用需求。本文基于回旋管束波互作用理论设计了一只140 GHz回旋管以用于磁约束聚变中电子回旋加热相关元件的测试和老炼,目标是实现最大输出功率不小于50 kW,具备脉冲工作及连续运行能力,且具有一定的频率和功率调节范围以适应测试的需求。根据设计结果开展了该回旋管的研制与测试,在阴极电压-37.2 kV,控制极电压-12.19 kV,阳极电压+11 kV,束流3.4 A,工作磁场约5.3T下获得最大脉冲输出功率56 kW,功率可通过工作电流和磁场进行调节,同样的调节手段还可以使频率获得约80 MHz的调节范围。重点对起振电流、功率曲线和频率曲线等进行了理论计算结果和实验结果的对比,二者获得了良好的一致。由于初步实验中观察到了大于50 kW连续波功率输出时窗片的过温现象,因此降低功率在20.3 kW开展了连续运行实验,结果表明在该功率下回旋管连续运行状态稳定,可以用于后续聚变元件测试和老炼工作的开展。
回旋管 束波互作用 准光模式转换 gyrotron beam-wave interaction quasi-optical mode converting
强激光与粒子束
2020, 32(8): 083002
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621999
随着太赫兹通信技术的发展, 对于0.14 THz折叠波导行波管(FWTWT)的研究需求向着更高的功率和更宽的带宽发展。对双注行波管中的双路折叠波导慢波电路进行分析, 得到不同参数下的高频特性变化规律。并对双路折叠波导慢波电路的功率分配和功率合成效率进行分析计算, 得到功率合成效率96.3%。最后对双路慢波电路、功率分配/合成器和集中衰减器进行建模, 并对注波互作用进行计算。在高压15 kV和单注电子的发射电流为40 mA条件下, 得到0.14 THz频率下的合成输出功率为56 W, 增益为31.4 dB, 3 dB带宽为7 GHz。
双注行波管 双路折叠波导慢波电路 功率分配/合成器 注波互作用计算 two-beam traveling wave tubes two circuits folded waveguide slow wave structure the power divider and the power combiner interaction calculation 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(1): 10
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621999
在太赫兹频段,损耗对折叠波导慢波结构的特性有显著影响。提出一种计算折叠波导慢波结构损耗的理论模型,推导出弯曲波导的衰减系数。分别使用理论模型和商业仿真软件计算了0.67 THz折叠波导慢波结构的损耗,二者的计算结果吻合较好,表明理论模型有较高的精确度。最后,使用理论模型分析了0.67 THz折叠波导慢波结构的结构参数变化对损耗特性的影响。
太赫兹 折叠波导 损耗 terahertz folded waveguide loss 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(6): 938
中国工程物理研究院应用电子学研究所自由电子激光与太赫兹技术部, 四川 绵阳 621999
输入输出窗是行波管 (TWT)的重要部件, 其性能将直接影响行波管的整体性能指标, 宽带窗的设计一直是其重要发展方向。对 140 GHz行波管的窗结构进行设计, 焊接出样窗部件, 并进行测试。测试结果表明, 宽带窗结构在 130~150 GHz范围内, 反射系数 S11小于-13.6 dB, 传输系数 S21小于-0.8 dB, 验证了宽带窗设计的可行性。
宽带窗结构 行波管 太赫兹 broadband window Traveling Wave Tube terahertz 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(2): 187
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621999
在研究0.14 THz折叠波导行波管中, 提出一种三段相速跳变的设计, 使得电子能够在输出段与行波场发生速度再同步, 从而提高了电子工作效率。根据色散公式, 找到一种影响相速变化的结构因素。通过优化设计进行大信号程序计算, 在电压14.95 kV、工作电流30 mA时, 与未采用相速变化的结构相比, 140 GHz时功率提高了0.84 W, 效率提高了9.13%; 在142 GHz时功率提高了0.88 W, 效率提高了10.4%; -1 dB带宽由原来的5 GHz提高到7 GHz, 扩展了行波管的带宽, 提高了电子与波的互作用效率。
0.14 THz折叠波导行波管 三段相速跳变 速度再同步 色散分析 大信号程序计算 0.14 THz folded waveguide Traveling Wave Tubes three sections phase velocity taper velocity synchronization dispersion analysis large signal program calculation 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(4): 543