摘要：高重频的飞秒脉冲激光器在工业加工、医疗、精密测量等各个领域都有着重要应用。为了分析“9”字腔锁模激光器的自启动性能,利用琼斯矩阵建立了非线性放大环形镜的传输函数,分析了环形镜中不同波片角度对腔内往返传输函数的影响。搭建了基于非线性放大环形镜的光纤激光器,分别使用了掺镱光纤、掺铒光纤作为增益介质,在1μm和1.5μm波段分别实现了重复频率为600 MHz和280 MHz的基频锁模。所设计的激光器具有脉宽窄、光谱宽、稳定性好、自启动成功率高的特点,激光器完成了集成化封装,能够满足微纳加工、激光医疗、光频率梳等领域对飞秒激光的应用需求。

摘要：本文对高重频窄脉宽多波长激光器的可靠性进行了分析及验证,建立了高重频窄脉宽多波长激光器的框图法模型。在初始设计阶段开展激光器的可靠性分析,定量计算了激光器各单元的可靠性结果,包括失效率λ和平均无故障工作时间(Mean Time Between Failure,MTBF),预计激光器整机的无故障工作时间为1798.8 h。为满足激光器的设计指标要求,通过选用高品质晶体、半导体激光器的Ⅰ级降额设计和电源控制的冗余设计,实现激光器的可靠性优化。经优化设计后,激光器整机的无故障工作时间达2260.9 h。搭建激光器整机对可靠性优化设计结果进行验证,验证结果表明:激光器无故障工作时间可达2400 h。

摘要：亚纳秒前沿、数百伏幅度、近似高斯单周波的重频窄脉冲信号源在超宽带探测、电磁兼容测试等领域有着十分广泛的应用。设计了一种全固态Marx电路结构型重频脉冲信号源,选用云母电容、雪崩三极管、贴片电阻、电感等元器件,根据信号输出要求优化印制电路板(PCB)布局及微带线结构,调整匹配电路元件参数,在50Ω电阻负载上获得了脉冲峰值约1 kV、脉宽约650 ps、前沿约450 ps、后沿约700 ps的单极性负脉冲信号,脉冲波形前后沿相似且光滑陡峭,实现了10 kHz重频输出,波形峰值抖动和半高宽抖动均小于10%。

摘要：深圳中能高重频X射线自由电子激光(S3FEL)将建设成为全球唯一软X射线波段的高重频自由电子激光。废束桶是S3FEL装置的重要设备,在系统调束中发挥着重要作用。废束桶束窗是废束桶的重要组成部件,用于隔离和保护加速器超高真空环境。本文对几种常用的废束桶束窗材料进行了对比分析,最终选择铍作为束窗的材料,并依此设计了一种带有水冷结构的束窗。通过蒙特卡罗方法计算得到不同厚度束窗的沉积功率,采用有限元分析方法对不同厚度的束窗进行热结构计算与分析,得到厚度为1.6 mm的水冷铍窗效果最佳,其最大温度为121.6℃,低真空为1 Pa时的最大应力与中心变形分别为198.7 MPa和0.00082 mm,低真空为101325 Pa时的最大应力与中心变形分别为204.2 MPa和0.097 mm,结果均满足使用要求。此研究为S3FEL的废束桶束窗设计提供了重要的理论依据。

摘要：高重频卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)具有精度高、捕获快、观测数据量大、可靠性高等优势。但随着重复频率提升至百千赫兹以上,现有测量时序电路无法达到系统运行处理速度和实时后向散射规避等要求。本文提出超高重频卫星激光测距时序电路设计方法,采用FPGA代替控制计算机进行门控距离实时计算,精确产生门控信号控制探测器开启,并使用了收发交替的方式实时调整激光点火信号以规避后向散射干扰。能够自主完成激光测距中距离门控输出时刻的计算、存储和信号输出,最高工作频率大于500 kHz,满足百千赫兹超高频率测距的要求。该系统已成功应用于上海天文台100 kHz重复率SLR,标准点精度突破200μm,验证了基于FPGA的测距时序电路的正确性和潜力。该电路设计简单、分辨率高、上位机交互方便,为百kHz~MHz的超高重频SLR系统时序控制电路设计提供有效解决方案。

摘要：为解决基频光高重频与倍频光高平均功率之间的矛盾,设计了一台干扰用高重频双波长复合输出激光器。静态仿真了泵浦源效率、激光晶体受热和受力分布、激光高斯模式特征,得到了该激光器的复合输出特性。动态仿真调Q频率、倍频晶体长度对复合输出的影响以及分析倍频晶体热效应,发现在泵浦功率和谐振腔结构不变的前提下,需先满足基频光高重频工作,再优化倍频晶体长度和控制倍频晶体温度可提高倍频光的输出功率。按上述仿真结论开展的验证实验结果表明:当磷酸氧钛钾晶体长度为12 mm、输出镜透过率为10%、重复频率为50 k Hz时,设计的激光器基频光平均功率为18. 98 W,倍频光平均功率为2. 22 W,与仿真结论一致。

摘要：多注相对论速调管放大器向工程化和实用化方向发展,需要进一步提高其工作重频和使用寿命.针对高功率多注相对论速调管放大器在输出腔间隙电子束换能后,会出现电子返流轰击输出腔表面,以及输出腔间隙电场过高产生射频击穿导致输出腔表面出现烧蚀的问题,本文分析了强流相对论电子束在器件中的返流过程,在此基础上设计了四间隙扩展互作用提取结构以避免电子返流和降低间隙电场,并提高器件工作寿命.同时针对高工作频段高过模器件中常规水冷却通道会影响输出微波模式的问题,设计了同轴TEM模-扇形TE10模-同轴TEM模-圆波导TM01模的模式变换结构,模式转换效率大于99.9%,避免了收集极水冷却通道对输出微波模式的影响,以提高器件工作重频.在重频45 Hz工作条件下,实验实现X波段长脉冲GW级高功率微波稳定输出,器件累计运行约10000次,输出微波参数无明显下降.

摘要：为有效评估高重频对抗制导武器的效果,研究干扰频率、波门宽度、编码方式和干扰时机等因素对激光高重频干扰效果的影响,首先,通过深入分析导引头抗干扰关键技术和高重频干扰机理,建立了码型识别模型、波门设置模型和高重频干扰模型;而后,设计了弹道仿真流程,基于过重力补偿比例制导导弹弹道仿真平台,评估了不同影响因素对高重频干扰效果的影响。仿真结果表明:干扰频率和波门宽度对高重频干扰效果的影响较大,频率越高、波门宽度越大干扰效果越好;LFSR状态码对高重频干扰的抗干扰性能比二间隔码好;且在干扰频率达到100 k Hz时,高重频对波门宽度为20μs的二变间隔码的干扰效率能达到100%,脱靶量达到510.4 m;而干扰时机对干扰效果影响较小。文中的研究成果可为高重频干扰装备研制和战术使用提供一定的参考和依据。

摘要：针对来流马赫数低于设计值时,吸气式冲压发动机进气道进气捕获率降低的问题,在唇口上游沉积高重频激光能量使气流偏折以提高进气捕获率。在马赫数为5.0、静压和静温分别为2 551.6Pa和116.7K的条件下,通过求解二维非定常可压缩RANS方程,数值研究了高重频激光能量注入提高进气捕获率的作用机制,通过在预想最优能量沉积点附近寻优的方法确定了最佳的能量注入点,结果表明:在该位置沉积频率100kHz、平均功率500W的激光能量形成的虚拟唇口可以使来流捕获率由63%提高至97%。结果证明了高重频激光能量注入提高进气捕获率的潜在应用价值,并为能量注入位置的优化选择提供了方法。

摘要：针对集成电路光刻用准分子激光光源的高重复频率、高精度和高稳定脉冲充电应用需求,设计了一种基于可控LC串联谐振的脉冲充电电源,采用实时检测电路总能量、短路电感中断谐振过程和储能电容精准泄放的技术方案,实现了输出的高重频、高精度以及每脉冲充电电压精确可调。对该充电电源的工作过程进行了理论分析,研究了系统的要点和难点,完成样机并与高重频准分子激光系统联机运行。在激光器初级储能电容5.44μF的条件下,实现了最大充电电压1.92 kV、充电重复频率4 kHz、充电电压精度〈0.05%的输出特性,系统的能量传输率达到40 kJ/s,各项指标均满足集成电路光刻用准分子激光光源的实际应用需求。