强激光与粒子束
2024, 36(1): 013012
国防科技大学 前沿交叉学科学院，长沙 410073
随着高功率微波源向高功率、高频率和长脉冲方向不断发展，同轴相对论速调管放大器（RKA）成为近年来研究热点之一，然而其发展一直受限于自激振荡等问题存在，为此，设计一种高Q值单间隙同轴谐振腔，以抑制同轴RKA中TEM模式泄露引起的自激振荡。通过对单间隙同轴谐振腔TM01模式与TEM模式转化进行理论分析与仿真模拟，发现同轴谐振腔上下槽深差值与轴向错位值对其Q值变化影响很大，当上下槽深差值与轴向错位值分别为0.3 mm和0 mm时，同轴谐振腔的Q值为极大值（18 764），意味着此时谐振腔中两种模式转化最小，多组谐振腔级联后自激振荡风险大大降低。将三组级联的高Q值单间隙同轴谐振腔应用于紧凑型同轴RKA，粒子模拟和实验结果表明，器件的输出微波功率稳定，频谱纯净，无自激振荡等问题存在。
同轴相对论速调管放大器 自激振荡 高Q值 单间隙同轴谐振腔 coaxial relativistic klystron amplifier self-oscillation high Q-factor single-gap coaxial resonator 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033012
1 华侨大学 机电及自动化学院，福建厦门3602
2 厦门理工学院 机械与汽车工程学院，福建厦门36104
3 华侨大学 制造工程研究院，福建厦门61021
4 福建省移动机械绿色智能驱动与传动重点实验室，福建厦门361021
针对静电纺丝射流直径小、速度快，不易检测的难题，提出一种带同轴激光辅助的静电纺丝射流检测方法。基于光波导传输原理，激光经由光纤传导到同轴针内针出口处与纺丝射流耦合，有效增强了射流与背景的对比度。结合图像处理技术，对比分析有激光辅助和无激光辅助的静电纺丝射流图像的演变规律，并在此基础上探索辅助激光的最佳功率。实验结果表明，同轴激光辅助有助于增强射流的可检测性，最适于射流检测的激光功率为4 mW；在射流稳定阶段，有光辅助下射流平均可视化长度为10.79 mm，无光辅助射流平均可视化长度为5.68 mm，有光辅助下射流可视化长度平均提升了89.81%；对于细小射流，有光辅助下射流平均可视化长度为5.36 mm，无光辅助射流平均可视化长度为3.33 mm，有光辅助下射流可视化长度平均提升了60.74%。因此，引入同轴激光能有效提高静电纺丝射流的可检测性，为微纳喷印的实时检测提供了一种新思路。
静电纺丝 同轴激光 激光辅助 射流检测 electrospinning coaxial laser laser assisted jet detection
1 西南交通大学信息科学与技术学院, 四川成都 610000
2 南方科技大学电子与电气工程系, 广东深圳 518055
3 香港中文大学电子工程系, 香港沙田 999077
在现代无线通信中, 无源互调是影响通信信号传输质量的重要因素。双音互调测试能够有效衡量无源器件的非线性特性, 却无法准确预测出器件在宽带信号激励下的非线性失真。因此本文提出了一种基于正态分布的宽带信号激励下的射频连接器无源互调特性分析方法。通过双音互调测试, 建立射频连接器无源非线性传输数学模型, 并将基于正态分布的等效宽带信号作为非线性传输模型的激励源进行模拟仿真。结果表明, 宽带无源互调功率分布与宽带信号功率分布相同, n阶宽带无源互调带宽为原宽带信号带宽的 n倍, 宽带信号的无源互调产物相较于双音测试信号有所增强, 且信号的信噪比下降, 说明宽带信号在传输过程中受到的干扰更加严重。电路仿真和数值计算呈现出良好的一致性, 证明了本分析方法的有效性。
同轴连接器 宽带信号 无源互调 非线性器件 coaxial connector broadband signal Passive Intermodulation nonlinear device 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 882
1 四川大学电子信息学院, 四川成都 610064
2 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室, 陕西西安 710000
针对无源互调(PIM)严重影响卫星通信系统性能和稳定性问题, 提出了一种利用内导体非接触式结构实现低 PIM的同轴接头设计方法。设计并实现了 2款分别工作在 S波段和 C波段的内导体非接触式同轴接头: S波段的内导体非接触式同轴接头在 2.1~2.7 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.3 dB; C波段的内导体非接触式同轴接头在 3.5~4.2 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.2 dB。该改进型同轴接头设计方法为卫星通信系统的微波连接器的设计提供了重要的参考价值和新的研究思路。
内导体非接触式同轴接头 卫星通信系统 S波段 C波段 等效电路 coaxial connector of noncontact inner conductors satellite communication S band C band equivalent circuit 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 845
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
由于太赫兹面阵探测器像元数少，且目标像素数较少，全息图的衍射效应明显，因此其重建较可见光全息图重建困难。研究两种将深度学习用于二维连续太赫兹同轴数字全息振幅重建的方法，并与传统的角谱法（ASM）和带切趾的振幅约束相位恢复算法（APRA）进行对比。第一种是端对端的U-net网络重建方法（H-UnetM），即网络输入图像为全息图；第二种是角谱法加U-net网络重建方法（AS-UnetM）。仿真研究表明，对于记录距离15~20 mm、分辨率0.3~0.5 mm目标的2.52 THz全息图，AS-UnetM重建优于APRA，而H-UnetM仅优于ASM但不如APRA。最后通过真实实验加以验证，结果表明H-UnetM能够重建目标，但部分背景噪声也被突出，而采用AS-UnetM在目标附近的重建效果最佳。
全息 太赫兹成像 同轴数字全息 振幅重建 深度学习 中国激光
2023, 50(19): 1914001
1 北京工业大学理学部，北京 100124
2 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心，北京 100124
太赫兹同轴数字全息是一种全场、无透镜、定量相衬成像方法，具有简单且稳健的光路结构，适合太赫兹波应用，然而其固有的孪生像问题会严重降低再现像的质量。提出一种将物理模型和卷积神经网络相结合的迭代相位复原方法，在无需施加约束以及准备预训练的标记数据集情况下，可从单幅同轴数字全息图中高保真度地恢复出样品的复振幅分布，并充分抑制孪生像干扰。仿真和实验结果表明了该方法的可行性，再现像质量优于目前主流方法，即基于物理增强神经网络的方法可以进一步拓展太赫兹数字全息成像的应用范围。
连续太赫兹波 同轴数字全息 神经网络 相位复原 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811002
1 福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建 福州 350117
2 福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350117
通过调制具有不同编码单元的参考光，对信息光进行分页式加密存储。提出两种参考光编码加密模式，即扇形参考光编码模式和随机位置参考光编码模式，并对这两种方法进行验证。实验结果表明，这两种方式都通过正交相位编码完成加密解密的过程。对两种方法的加密性进行评估，不同密钥对应的加密信息之间的相似度均值分别为0.57和0.02，均方误差的平均值分别为537和1872。随机位置参考光编码模式下的同轴系统安全性更高。正交相位加密技术可以有效地防止存储数据被非法访问和窃取，保证了数据的安全性。
全息 全息数据存储 同轴系统 正交相位 加密 中国激光
2023, 50(18): 1813017
季华实验室新型增材制造研究院，广东 佛山 528200
通过建立同轴喷嘴和粉末输运过程的数值模型，采用数值仿真模拟的方式研究了不同工艺参数下，同轴喷嘴在垂直和倾斜使用工况下粉末汇聚性的变化规律。结果表明：粉末聚焦处的粉末浓度随载粉气速度的增加而降低，而保护气速度对粉末浓度影响较小；在载粉气流量为8 L/min，保护气流量为20 L/min，送粉量为15.8 g/min时，相比于同轴喷嘴垂直使用，倾斜使用条件下粉末的聚焦高度由19 mm升高到21 mm，焦点直径由3.7 mm增大到4.2 mm；同轴喷嘴垂直使用时粉末分布的均匀性更好；数值模拟结果与试验结果吻合良好，可以准确反映不同送粉方式中粉末的输运特性。
激光技术 同轴喷嘴 数值模拟 粉末流场 倾斜工况 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1314003
