1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
高重频全固态掺镱飞秒激光放大器在工业超快非热微加工、极紫外光学频率梳、高通量高次谐波产生、角分辨电子动量谱等领域有着重要的作用。首先总结了高重复频率飞秒激光放大面临的增益介质热管理和增益窄化效应等关键技术瓶颈,并对近年来不同掺镱晶体全固态再生放大和行波放大技术的参数特点、适用范围及研究进展进行了梳理。最后展望了基于新型掺镱激光介质的全固态高功率飞秒激光放大器。
激光光学 高重复频率 再生放大器 行波放大器 掺镱激光介质
1 中国科学院 电子学研究所, 高功率微波源与技术重点实验室, 北京 1001902
2 中国科学院大学, 电子电气与通信工程学院, 北京 100049
通过使用多目标遗传算法对回旋行波放大器加载分布式损耗的电阻率和厚度参数进行优化，得出了两个参数的最佳组合值：损耗层厚度0.116 mm，电阻率为铜的77 882倍，此时放大器达到最大增益15.9 dB。并且通过单目标遗传算法对该值的准确性进行了验证，使得放大器在有效抑制回旋返波振荡的同时实现了增益的最大化。
多目标遗传算法 回旋行波放大器 分布式损耗 回旋返波振荡 multi-objective genetic algorithm gyrotron traveling wave amplifier distributed-loss circuit gyrotron backward wave oscillation 强激光与粒子束
2015, 27(9): 093004
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
介绍了一种采用导光管耦合的钕玻璃多程行波放大结构。在分析导光管结构参数与耦合效率关系的基础上，设计了包含8个激光二极管阵列的抽运结构,并模拟了输出情况。该抽运结构将168个bar条发出的抽运光会聚在8 mm×8 mm的范围内，获得7.3 J的能量输出。根据该抽运结构的输出特性，设计了以钕玻璃作为工作物质的旋转多程行波端面抽运放大结构，并在信号光注入能量为300 μJ时实现了能量为15 mJ的放大输出。
激光光学 多程行波放大 钕玻璃 导光管耦合 激光二极管阵列 端面抽运
1 北方工业大学 信息工程学院， 北京 100144
2 中国电子科技集团公司 第29研究所， 成都 610036
3 中国科学院 电子学研究所, 北京 100190
基于回旋行波放大器的线性理论和反射边界条件，建立了渐变输出端存在反射时回旋行波放大器模型，分析了TE01圆电模基波回旋行波放大器输出端反射对其增益、返波起振长度、返波起振电流和返波起振频率的影响。结果表明，随着反射增强，线性增益降低，返波起振长度和起振电流减小，返波起振频率的变化较小；反射增强将在一定程度内影响放大器的稳定性。
回旋行波放大器 回旋返波振荡 反射系数 注-波互作用 起振条件 gyro-TWA gyro-backward wave oscillation reflection coefficient beam-wave interaction starting conditions
1 中国科学院 电子学研究所,北京 100080
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
建立了由损耗段和铜段组成的波导结构的Ka波段二次谐波回旋行波放大器理论模型,并进行了非线性理论研究。基于稳定性分析,确定35 GHz TE02模二次谐波回旋行波放大器的基本工作参数:波导半径为1.02 cm,电子注工作电压为90 kV,工作电流为25 A,工作磁场为0.642 6 T,横纵速度比为1.2;然后通过模拟详细分析了工作电流、波导损耗和速度零散等因素对该放大器性能的影响。研究表明:在该结构中损耗段可以有效地抑制模式竞争从而提高输出功率和带宽;工作电流对输出功率的影响存在最大值;速度零散对输出功率有很大的影响。
回旋行波放大器 二次谐波 损耗波导 非线性分析 gyrotron traveling wave amplifier second harmonic distributed-loss waveguide nonlinear analysis
1 中国科学院电子学研究所,北京,100080
2 中国科学院研究生院,北京,100039
研究了一种具有多段损耗波导结构的8ram二次谐波回旋行波放大器.通过稳定性分析,确定了放大器的工 作参数,并对其注.波互作用过程进行了详细的分析和讨论,完成了工作在35GHzTE02模二次谐波三段损耗波导结构回旋行波放大器的优化设计.非线性模拟结果表明,该互作用结构能有效地抑制寄生模式,在速度零散为3%的情况下,其峰值功率为125kW、增益为39dB、3dB带宽为4.3%.
Ka波段 多段损耗波导 谐波 回旋行波放大器
1 中国科学院,电子学研究所,北京,100080
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
详细推导了具有分布损耗波导结构的回旋行波放大器的色散特性.通过绝对不稳定性振荡出现的条件,给出求解具有损耗波导结构回旋行波管放大器的绝对不稳定性起振电流的数值计算方法.研究结果表明:绝对不稳定性起振电流与损耗波导的集肤深度有关,选择有较大的集肤深度的损耗波导可以提高绝对不稳定性起振电流;绝对不稳定性起振电流同时也与工作磁场偏离饱和磁场的程度以及电子束的纵横速度比有关;通过设计具有分布损耗波导结构的注-波互作用电路,以及工作磁场、电子束的纵横速度比,可以在兼顾带宽、效率的条件下,保证回旋行波管放大器稳定工作.
高功率微波 分布损耗波导 回旋行波放大器 绝对不稳定性
给出了一组描述同轴回旋行波放大器中波束相互作用的非线性自洽方程组,对该放大器的运行特性进行了研究.得到:在小信号区,辐射场的增益随同轴波导的内外半径比b/a的增加而增加,达到饱和时的辐射功率仅略有下降;内外导体管壁上的功率损耗密度随b/a的增加而减小.采用电压为90kV,电流为10A,纵向速度零散度为3%,速率比为1的电子束,在34.26～36.78GHz的频率范围内,计算得到了峰值功率约230kW的微波输出,相应的增益和效率分别为46.6dB和25.5%,带宽为7%,内外导体管壁上功率的最大损耗分别为80和56W/cm2.
回旋行波放大器 同轴结构 数值模拟 Coaxial structure Gyro-travelling-wave-tube amplifier Numerical simulation
1 徐福锴
2 中国工程物理研究院研究生部,北京,100088
3 北京应用物理与计算数学研究所,北京,100088
研究了一种X波段高功率宽带回旋行波放大器,它由改变了局部周期的矩形盘荷波导组成,并采用锥化引导磁场和盘的高度来提高增益和带宽.分析了器件的线性特性.利用全电磁(PIC)三维模拟程序EMC进行了数值模拟,结果表明:可以得到功率介于88～103kW,相对带宽介于16.63%～24.11%的不同微波输出.
矩形盘荷波导 周期长度 线性锥化引导磁场 回旋行波放大器 Rectangular disk-loaded waveguide Period length Linear tapered guiding field Gyro-TWT amplifier
从理论和实验两个方面对灯抽运Nd:YAG单程行波激光放大器进行了研究,介绍了这种激光放大器的设计 方法,并给出了所设计的Nd:YAG激光振荡-放大系统的实验结果。
Nd:YAG激光器 单程行波放大 灯抽运
