1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 长春长光格瑞光电技术有限公司，吉林长春13010
3 长春国科医工科技发展有限公司，吉林长春10102
为了实现超宽谱段与高分辨率特点兼具的中阶梯光栅光谱仪系统，提出了一种光路结构设计，并针对其深紫外波段的有效探测方法进行了研究及验证。该光路结构结合准Littrow结构与C-T结构的优势，保证了色散光路具备高衍射效率，同时很好地抑制了杂散光。在有限可选光学材料下，采用多重评价优化方式获得中阶梯光栅光谱仪的光学结构参数。通过加入由球透镜及柱透镜组成的校正结构，有效地校正了像差，提高了光谱分辨率。最后，针对深紫外波段探测的解决方案进行模态分析，验证了所设计方案的可行性。最终在160~1 000 nm的超宽波段范围内，成像光斑的RMS值优于12.1 µm，在257.61 nm处的光谱分辨率优于0.009 nm，能够满足超宽谱段、高分辨率检测系统的色散分光需求。
光学设计 中阶梯光栅光谱仪 超宽谱段 高分辨率 optical design echelle spectrometer ultra-wide wavelength range high resolution
1 长春理工大学 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
3 长春理工大学 科学技术处, 吉林 长春 130022
为提高红外材料光学表面的抗反射能力, 设计了一种具有双周期嵌套式结构抗反射超表面。通过分析在双周期嵌套式结构周围的介电常数ε变化情况, 仿真模拟得到反射率。重点分析了当微纳结构发生变化时这种嵌套结构与单一结构表面抗反射特性的差别。通过改变嵌套结构表面占空比、顶底端直径比以及长径比等参数仿真模拟, 对抗反射特性进行分析, 最终优化出的结构在2.4~12 μm的超宽波长范围内反射率均低于3.5%, 在中长波实用波段范围内平均反射率低于1%。这种结构有效地保护了微结构形貌不被破坏, 实现了单一结构抗反射特性效果的叠加, 进一步降低了元件表面的反射率, 可以作为一种新型的减反增透表面应用于红外窗口。
双周期嵌套式结构 蛾眼结构 抗反射 超宽谱段 矢量衍射理论 double periodic nested structure moth eye structure anti-reflection ultra wide spectrum vector diffraction theory 红外与激光工程
2019, 48(5): 0521002
解放军信息工程大学 信息系统工程学院, 郑州 450001
基于无人机GPS接收机干扰容限, 分析了GPS超宽谱强电磁脉冲效应机理, 开展了高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰机对典型微型无人机的效应试验, 测试分析了在不同位置、不同高度、不同状态、不同飞行模式下无人机GPS接收机的高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰效应。试验结果表明, 高重复频率超宽谱电磁脉冲对无人机GPS、图传系统、下视传感器均有不同程度的干扰作用, 导致无人机无法正常起飞、失控等异常现象, 验证了高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰GPS接收机的可行性。
电磁脉冲效应 超宽谱 高重复频率脉冲 无人机 电磁干扰 GPS GPS electromagnetic pulse effect ultra-wide spectrum high-repetition pulse drone electromagnetic interference 强激光与粒子束
2019, 31(2): 023001
新疆维吾尔自治区计量测试研究院, 乌鲁木齐 830011
建立了一种研究超宽谱电磁脉冲孔缝耦合特性的实验方法和实验装置, 并对不同辐照脉宽、不同口径和不同深度的圆孔的耦合场进行了测量, 该方法在一定的时间窗口内避开了反射场和散射场对耦合场的影响。实验结果表明: 相同入射场幅值条件下, 耦合场的幅值随着脉冲宽度和孔深的增加而减小, 随着孔径的增大而增大。
超宽谱 电磁脉冲 孔缝耦合 ultra-wide spectrum electromagnetic pulse hole coupling 强激光与粒子束
2016, 28(10): 103201
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621999
通过对国内外瞬时多脉冲产生技术的调研, 结合超宽谱脉冲的特点, 开展脉冲分割方式产生超宽谱多脉冲、形成线串联方式产生超宽谱多脉冲、多脉冲合成方式产生超宽谱多脉冲的技术研究, 确定利用形成线串联方式产生超宽谱多脉冲的技术路线；对充电时间和开关电容等对产生多脉冲的影响因素进行分析和实验研究, 改进了四脉冲形成线充电方式, 完成超宽谱四脉冲产生实验装置的设计, 在负载上获得瞬时超宽谱多脉冲, 脉冲数4个, 脉冲宽度3.5 ns, 输出脉冲之间的间隔小于10 ns。
超宽谱 开关 脉冲形成线 多脉冲 Ultra Wide-Band switch pulse forming line multi-pulse 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(3): 413
西北核技术研究所 高功率微波技术重点实验室, 陕西 西安 710024
研制了一套16阵元的小型超宽带喇叭阵列天线, 阵元天线由渐变横向电磁场(TEM)喇叭加框型电流环构成, 分析了设计原理结构, 给出了数值模拟结果并进行了试验研究。在每个单元馈入峰值电压4 kV, 前沿180 ps超宽谱脉冲时, 获得了rE值82 kV。整个系统紧凑小巧, 具有较高的辐射效率, 适合低功率情况下超宽谱脉冲的辐射。
超宽带 天线 超宽谱脉冲 阵列天线 UWB(Ultra Wide-Band) antenna pulse array antenna 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(3): 409
1 清华大学材料学院激光材料加工研究中心, 先进成形制造教育部重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
材料表面抗反射特性在太阳能利用、传感、隐身、航天、**等领域均具有重要应用价值。基于超快皮秒激光与材料的相互作用，在Cu、Al、Ti、H13钢4种金属材料表面制备出独特的微纳米复合结构，实现从紫外-远红外超宽谱带的高抗反射特性。在Al、Ti、H13钢表面制备出的微纳复合结构使该三种金属在紫外-可见-近红外波段的全反射率分别下降到10%、5%、5%。在Cu表面制备出的覆盖发达纳米颗粒的无序多孔嵌套结构在紫外-可见、紫外-近红外、紫外-中红外、以及紫外-远红外的波谱范围内的平均反射率分别下降到3%、6%、9%和10%左右，具有优异的超宽谱带抗反射特性。探讨了超宽谱带抗反射特性的形成机理及与表面微纳米结构之间的关系。
激光光学 微纳米结构 超宽谱带 抗反射 皮秒激光 金属
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
提出了一种非均匀的双路脉冲发生器,采用非对称的高/低阻双路输出,结构上类似于同轴Blumlein线,其形成线包含内筒、中筒和外筒三个同轴圆筒,形成线与Tesla变压器一体化。为获得一致的终端输出阻抗,低阻输出端采用同轴线一分多结构,以匹配高阻输出端阻抗,高阻输出端的输出幅值相对较高,低阻一分多输出端形成低幅值的多路均匀脉冲输出。此外还给出了一组产生超宽谱非均匀脉冲串的设计实例,多路输出脉冲经延迟传输可形成首脉冲幅值较高、后续脉冲幅值均匀的组合脉冲。
脉冲功率 双路输出 多脉冲 超宽谱 pulsed power dual output multi-pulse ultra-wide spectrum 强激光与粒子束
2015, 27(12): 125004
军械工程学院 静电与电磁防护研究所, 石家庄 050003
为客观评价超宽谱高功率微波对某型连续波多普勒引信的干扰能力，构建了引信辐照效应试验系统，并开展了辐照效应试验。试验结果表明：受试引信最强能量耦合姿态为引信竖直向上，弹体轴线与辐射场传播方向垂直，三角环天线平面垂直于辐射场传播方向；主要能量耦合通道为弹体；重复频率越高，发火电路端耦合电压越大，且同为82 kV/m的辐照场强，单次、10 Hz重频、20 Hz重频和50 Hz重频触发条件下耦合信号电压值分别约为66.5，69.4，71.5，74.6 V；在157 kV/m干扰场强范围内，超宽谱不会造成引信意外发火，但会影响引信检波电压和工作电流等性能参数。
无线电引信 超宽谱高功率微波 辐照效应 安全性 可靠性 radio fuze ultra-wide spectrum high power microwave irradiation effects security reliability 强激光与粒子束
2015, 27(10): 103235
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室, 吉林 长春 130033
星敏感器测量精确、漂移小，在当代航天器中得到广泛采用；高质量的星敏感器同时具备高灵敏、宽谱段、小体积、轻重量等优点。为了提高星敏感器的性能指标，需要星敏感器光学系统具有更大的相对口径、更宽的谱段范围和更好的成像质量。衍射光学元件具有特殊的色散和光焦度特性，可以更好地校正光学系统的色差、简化结构和提高成像质量。设计的星敏感器折衍混合光学系统相对口径达到1/1，具有450~900 nm的超宽谱段和小于0.03%的相对畸变。光学系统加工、装调后，对成像质量和畸变进行实测，光学系统最低实验室静态传递函数为0.302（奈奎斯特），最大相对畸变为-0.021%，成像弥散圆直径在14 μm内。光学系统各视场成像质量一致性较好，满足各项技术指标要求。
光学设计 大相对口径 超宽谱段 折衍混合 光学学报
2014, 34(s2): s222003
