北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室, 北京 100015
高性能实用化辐射源是太赫兹应用的关键器件, 利用周期结构电磁色散中的止带区域具有耦合阻抗高的特点, 电子注和电磁波能够高效互作用, 可以实现大功率太赫兹振荡器。带边振荡器(BO)相比于传统的返波振荡器(BWO), 可以实现大功率输出, 在 W波段能达到百瓦量级, 太赫兹波段能达到瓦级; 采用周期永磁聚焦系统, 可以实现小体积轻质量; 慢波结构尺寸短, 结构简单; 成本低, 具有批量生产能力。本文提出可构建 3π止带的交错子周期折叠波导慢波结构 (FWG SWS)和双频双模双向带边振荡器工作机理, 采用皮尔斯双阳极电子枪、周期永磁聚焦系统、金刚石输能窗以及高效率收集极, 设计和研发了频率在 100 GHz以上的几种带边振荡器, 实现了 100 GHz频段 140 W的功率输出, 120 GHz频段实现了 30 W的功率输出, 在 300 GHz实现了 1W以上的功率输出。
周期结构 色散特性 太赫兹 带边振荡器 真空电子器件` periodic structure dispersion characteristics terahertz Band-edge Oscillators vacuum electron devices 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): .1065
中国电子科技集团公司第十二研究所微波电真空器件国家级重点实验室, 北京 100015
设计了用于 G波段行波管的聚焦极调制皮尔斯电子枪, 电子注电压 20 kV, 电流50.9 mA, 注腰半径 0.056 mm, 射程 10.3 mm。利用热-结构耦合分析和电子注轨迹仿真方法, 分析了热形变对电子枪性能造成的显著影响。为了消除电子枪热形变的影响, 设计了装配模具进行补偿, 并得到了实验验证。该电子枪已用于多种 G波段行波管, 解决了关键部件技术问题。
G波段行波管 电子枪 热形变 G band traveling wave tube electron gun thermal deformation 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 895
北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家重点实验室, 北京 100015
短毫米波及太赫兹行波管具有宽频宽、大功率、高效率等优点, 在高分辨成像、高速通信、电子对抗等领域有着广泛的应用前景。分析和评述了国内外研究单位的研制水平, 以及作者近年来研发的行波管, 频率覆盖 E波段、W波段、G波段和 Y波段等多个频段。为进一步提升毫米波及太赫兹行波管输出功率, 在新型折叠波导慢波结构、相速再同步技术、周期聚焦磁场 (PCM)聚焦带状电子注、多注集成等方向开展了分析与实验研究, 为器件的性能提升和应用推进提供技术支持。
毫米波 太赫兹 行波管 折叠波导 真空电子放大器 millimeter wave terahertz Traveling Wave Tubes Folding Waveguides vacuum electronic amplifier 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(4): 507
北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家重点实验室, 北京 100015
为分析折叠波导行波管互作用电路切断位置的功率和频谱特性, 提出并研制出一只四端口 W波段脉冲行波管。对该行波管频带内互作用电路的 S参数、切断处功率和对应频谱特性进行测试, 分析表明: 端口 2(输入段的切断)的功率幅值主要取决于饱和状态下行波管的输入功率, 与输入段增益不成正比关系分布; 端口 3(输出段切断)功率主要取决于端口匹配性能, 其数值计算功率和测试数据吻合良好。本文研究为毫米波及太赫兹行波管切断设计提供了一种有效方法。
行波管 切断位置 折叠波导 W波段 Traveling Wave Tube sever region Folded Waveguide W-band 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1211
中国电子科技集团公司第十二研究所微波电真空器件国家级重点实验室, 北京 100015
详细研究了利用紫外-光刻、电铸(UV-LIGA)技术制作全铜结构折叠波导各个阶段中氢气退火工艺对实验的影响。氢气退火工艺主要用于两个阶段: 第一阶段为对铜基板的烧氢处理 (前期), 第二阶段为实现金属结构后对基板和铸层整体的烧氢处理(后期)。实验发现, 前期氢气退火除清洁基板、降低内应力外, 还能发生晶界迁移, 使晶粒在高温下生长趋于稳定, 利于生长与之结合更紧密的电铸层。但该处理需提前至基板抛光之前, 否则会导致平整度变差。后期氢气退火除检测全铜结构能否经受高温焊接外, 还有助于进一步去除光刻胶, 并促进基板和铸层在高温下生长为结合紧密的共同体。
氢气退火 紫外-光刻、电铸技术 慢波结构 折叠波导 hydrogen annealing Ultraviolet-Lithographie Galvanoformung Abformung slow wave structure folded waveguide 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1198
中国电子科技集团公司第十二研究所微波电真空器件国家级重点实验室, 北京 100015
针对大功率折叠波导行波管 (TWT)对高导热衰减材料的迫切需求, 开展了硼掺杂金刚石膜制备和介电性能研究, 在此基础上研制出硼掺杂金刚石衰减器并探究衰减器性能的热稳定性。研究结果表明, 硼掺杂浓度为 1.81×1019 cm -3的金刚石膜, 在 W波段介电常数和损耗角正切平均值分别为 7.18和 0.30; 随着环境温度从室温升高至 90 ℃, 在 85~110 GHz范围内, 硼掺杂金刚石衰减器的 |S11 |由 19.67 dB提高至 20.94 dB, |S21 |由 44.03 dB提高至 45.63 dB, 呈现出较高的热稳定性。
硼掺杂金刚石膜 介电性能 衰减器 热稳定性 boron-doped diamond film dielectric property attenuator thermal stability 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1189
大气与环境光学学报
2023, 18(6): 532
1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
金刚石材料具有优异的耐高温、抗辐照性能，用其制作的辐照探测器在反应堆等苛刻环境下具有很好的应用前景。在分析金刚石中子探测器的结构和工作原理的基础上，使用MCNP（Monte Carlo N Particle Transport Code）模拟程序构建了金刚石中子探测器的物理模型，考虑探测器用于2 MWt液态燃料钍基熔盐试验堆（Thorium Molten Salt experimental Reactor-Liquid Fueled，TMSR-LF1）辐射场中，计算中子转换层（6LiF、10B）厚度、金刚石厚度、γ甄别阈值对探测器的中子探测效率、γ探测效率以及n/γ抑制比的影响。结果表明：6LiF更适合在中子、γ混合场中用作中子转换层；随着6LiF厚度增加，中子探测效率先增大后减小，6LiF的最优厚度为25 μm；金刚石厚度增大会导致探测器的n/γ甄别性能下降，可以采用设置γ甄别阈值的方法解决金刚石层过厚时带来的γ干扰过大的问题，使探测器达到对γ不灵敏的要求。模拟研究工作获得了探测器结构参数对探测器性能的影响规律，对探测器后续的制作和研究具有指导意义。
金刚石 中子探测效率 中子转化层 MCNP6 n/γ甄别 Diamond Neutron detection efficiency Neutron conversion layer MCNP6 n/γ screening
1 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
2 光电对抗测试评估技术重点实验室，河南 洛阳 471003
合束是实现量子级联激光器高功率输出的关键技术，基于激光的偏振特性，研究了偏振合束的实验原理及实验方法。使用线栅偏振片和中波半波片组成偏振合束装置，对两路4.05 μm量子级联激光器进行偏振合束，测试了中波半波片对4.05 μm激光的透过率以及中波线栅偏振片对4.05 μm激光透射率和反射率与入射角的关系，通过实验研究，当透射路光束和反射路光束与线栅偏振片的夹角为30°时，透射路的透射率为81%，反射路反射率为91%，其光束合束效率达到约86%，并使用光束质量分析仪对合束之后的光束质量进行测试分析。结果表明：两路光束通过该合束装置合束之后，在保证合束效率的条件下，具有较好的光束质量。
偏振合束 量子级联激光器 线栅偏振片 半波片 polarization beam combining quantum cascade laser wire grid polarizer half-wave plate 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210679
