摘要：基于亥姆霍兹共振腔单元设计并制作了一种一维局域共振型声子晶体,针对结构中存在点缺陷的情况,进行了实验研究.实验结果表明,由于点缺陷的存在,局域共振型声禁带中出现了缺陷模式,并且在缺陷单元周围引起了能量的局域现象,与理论结果符合较好.缺陷单元从两个不同的方向趋近于完美单元时,缺陷模式分别按照不同的规律变化,但是越靠近禁带边缘,所局域的能量就越多.另外,当缺陷单元共振频率小于完美单元共振频率时,局域能量主要集中在声波导内;反之,局域能量则主要集中在共振腔内.本研究对设计新型低频声滤波装置及高声强集中装置具有一定意义.

摘要：利用模拟软件和数值计算方法,对感性加载大间隙速调管谐振腔的高频特性进行了分析,结果表明:增加膜片数量对减弱间隙空间效应的贡献有限,而一旦加载感性回流支撑杆,即使只填充4个膜片,已能基本消除空间电荷效应;由于回流杆的电感和谐振腔的固有电感可比较,导致谐振频率相对提高达9%;与对谐振频率的影响相比,回流杆尺寸对谐振腔电场分布的影响要小得多;而对于经过频率优化的谐振腔,回流杆尺寸对放大器工作特性的影响基本可以忽略.应用以上结论设计出的感性加载大间隙速调管放大器,能稳定提取约1.13GW的微波功率,功率效率约38%.

摘要：在高功率光纤激光器中,增益光纤的热效应是限制激光功率进一步提高的重要因素之一.为了降低增益光纤的最高温度,提出了一种通过改变增益光纤的掺杂浓度分布,分散光纤激光的热效应,从而提高激光输出功率的方法.基于速率方程模型和热传导模型,在光纤激光放大器输出功率大致相当的情况下,对几种不同掺杂方式下增益光纤中的热分布和放大器的输出功率进行了数值模拟.研究结果表明:增益光纤的梯度掺杂可以优化光纤中的温度分布并提高光纤熔接点的稳定性;同时兼具提高输出光束的光束质量、抑制光纤中非线性效应和模式不稳定的效果,是提高光纤激光放大器输出功率切实可行的办法.研究结果可以为高功率光纤激光器中增益光纤的设计提供一定的参考.

摘要：非线性效应是限制光纤激光器功率提升的重要限制因素,而超大模场光纤对于非线性效应的抑制具有重要意义.热致超大模场光纤是一种新型超大模场光纤,其利用热透镜效应实现低数值孔径波导结构,从而在保证光束质量的前提下实现超大模场输出.不过,现阶段对于热致超大模场光纤激光器的研究较为有限.本文提出了单模超大模场掺镱光纤放大器的速率方程模型,该模型由稳态速率方程和热传导方程组成.利用该模型,对前向抽运单模热致超大模场光纤放大器进行了数值研究.研究表明:信号光模场直径随着信号光功率的增加而增加,这体现了热致超大模场光纤在非线性效应抑制方面的优势.研究还揭示了最佳光纤长度及其产生的物理机制,发现最佳光纤长度与注入抽运光功率有关,其随着注入抽运光功率的增加而减小;不过,当注入抽运光功率足够大时,最佳光纤长度随注入抽运光功率变化不大.此外,还对输出光场的模式进行了探讨,验证了其在保证超大模场输出的同时,实现高斜率效率输出的可行性.相关研究对于热致超大模场光纤放大器的设计具有指导意义.

摘要：基于斜入射薄膜制备实践中镀膜误差对光谱性能的严重退化影响的认识,提出了一种基于灵敏度控制思想的主动膜系设计方法。在深入分析了镀膜中膜层结构参数误差的分布规律的基础上,运用膜系光谱系数关于膜层参数的导数计算的解析模型,建立了膜系灵敏度的定量计算模型和快速实现算法。以一45°入射高精度消偏振增透膜的设计实验为例,探讨了灵敏度控制思想在膜系设计中的可行性、快速性和有效性。结果表明,这一新型设计方法不会显著增加程序时间消耗,能获得具有良好可镀制性能的薄膜,对于正入射和宽角度入射膜同样适用,而且可以避免昂贵的失败试镀和采样,有助于缩短新薄膜的生产周期,特别是对于高精度斜入射薄膜的重复性制备具有重要意义。

摘要：设计了一种矩形波导隔断插板式TM11-TE10模式转换器。其结构是在矩形波导横截面窄边的中部,平行于横截面宽边插入一块金属平板,将其等分为上下两个矩形波导,将TM11模式转换为分别位于上下两个矩形波导内相位相反的TE10模式。然后分别在上下两个矩形波导内,平行于窄边等间距地插入一组金属薄板。TE10模式微波经过轴向长度差为合适值的上下两组插板后,相移差变为180°,使原本相位相反的TE10模式转为同向,最后通过阻抗渐变合成单个波导的TE10模式。该模式转换器可与带状电子束高功率微波源共轴,其横向最大尺寸可与带状电子束高功率微波源矩形输出口保持一致,轴向长度较短,结构简单、紧凑。利用有限元算法仿真软件,对该设计方案进行了验证和初步优化设计。初步的设计结果表明:当相对带宽为10%时,TM11至TE10模式的转换效率大于-0.45 dB,可满足带状电子束高功率微波源对输出结构的设计要求。

摘要：设计了一种C波段谐振式相对论返波振荡器,分析了其结构特点和工作的物理机制。利用粒子模拟方法研究了器件的工作特性,发现插入段长度和反射器半径的选取对该类器件的效率非常关键;在二极管电压为0.5~1.0 MV范围内,所设计的器件的效率为20%~25%,频率保持在4.25 GHz附近。结合对器件实际高频结构的电动力学特性分析,重点研究了纵向谐振模式、品质因数等特点,结果表明该器件工作在2π/5模、品质因数约为100时功率效率最高。在此基础上,解释了谐振式相对论返波振荡器具有适用的电子束范围宽、频率稳定等特点的原因,并对该类器件的相关设计原则进行了分析验证。

摘要：针对激光陀螺平台系统中测角装置高精度、高稳定度与合适动态范围的技术要求,选用RENISHAW新型增量式圆光栅作为测角装置。采用FPGA芯片设计了光栅测角系统的信号处理电路,对光栅信号进行了时序同步、抗干扰数字滤波、倍频与鉴相,设计了计数电路及与上位机的通信接口。分析了误差产生的原因,并利用激光陀螺标定了测角装置的实际测量精度。实验结果表明,设计实现的测角装置测角分辨力为3″,测量精度优于±8″,动态角速率测量范围为0 o/s^360°/s,测量结果准确,性能稳定。

摘要：为了解陡化前沿Marx发生器单级放电回路中影响气体火花开关过电压的因素,在理论分析了过电压幅值后进行了实验研究。分析认为:消除级间元件的耦合电容与增大开关电极对地的分散电容是设计陡化前沿Ma-rx发生器的关键;10级陡化前沿Marx发生器放电模型的计算分析表明,开关电极对地分散电容还应具备一定的数值才能实现快前沿高压脉冲的建立。基于以上分析设计制作的10级陡化前沿Marx发生器充电40 kV时,在90Ω负载上得到了电压幅值约为210 kV,电流约为2.3 kA,脉冲前沿时间约为4 ns的高压脉冲,验证了分析的正确性。最后分析了发生器工作在SF6气体中分别采用电感隔离充电与电阻隔离充电时发生器输出脉冲波形的差异,并对陡化前沿Marx发生器的进一步优化设计给出了一些实用的建议。

摘要：为了消除闭锁效应,激光陀螺常采用机械抖动偏频方案,利用压电陶瓷驱动器来驱动谐振腔绕垂直于环路平面的轴线快速来回转动。在考虑压电陶瓷驱动器的情况下建立了抖动结构的理论模型,对抖动频率进行了理论分析,给出了抖动频率的解析解。建立了机抖激光陀螺的有限元仿真模型,进行了模态分析,通过与扫频试验结果对比,理论分析计算误差为5.68%,有限元分析计算误差为1.04%,验证了模型的合理性和精确性。分析了压电陶瓷驱动器参数(厚度、宽度)对谐振频率的影响规律,为机抖激光陀螺的研发和设计提供参考依据。