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- 高功率GaN基蓝光二极管激光器性能退化实验研究
- 谢鹏飞, 张永刚, 王丞乾, 吕文强, 武德勇, 郭林辉, 雷军, 王昭, 高松信,
- 高功率GaN基蓝光二极管激光器在工业加工、铜材料焊接、3D打印和水下激光通信等技术领域有着广泛的应用前景。蓝光二极管激光芯片COS单元器件具有热阻低和尺寸小的优点，但是该器件存在可靠性较低的问题，导致其在工业化应用中受到一定限制，因此对其性能退化因素进行深入研究。基于光学显微技术、扫描电子显微表征和能谱分析手段对经过长时老化考核后器件的性能退化因素进行分析研究。实验研究和分析表明，GaN基体材料缺陷、腔面多余物沉积和光化学腐蚀是导致蓝光二极管激光芯片性能退化的主因，同时良好的气密性封装可提高二极管激光芯片的可靠性。
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- 锥形波前泵浦实现小型化高光束质量气体拉曼激光
- 刘振松, 徐铭昊, 王颜超, 刘宇辉, 蔡向龙, 徐明, 孙景露, 宋素雅, 李庆伟, 郭敬为,
- 为了实现拉曼激光装置的小型化并抑制激光诱导击穿现象，利用锥透镜将泵浦激光调制成贝塞尔光束以实现受激拉曼变频。实验结果表明，增益介质的气压，泵浦光的直径，锥透镜的底角均对光子转化效率产生影响。在3.5 MPa甲烷中，1064 nm波长、366 mJ脉冲能量的泵浦光能够产生128 mJ的1543 nm前向拉曼激光，光子转化效率达到50.7%，且有望在更高气压和更高泵浦能量下实现更高转化效率。遮挡锥透镜中心圆角尖端，仍可保留97 mJ的拉曼激光脉冲能量，此时光束质量β=2.19。实验验证了拉曼池可设计为长度0.4 m而不损坏窗口。综合多个实验结果可以推论，在不牺牲转化效率的前提下，拉曼池可以进一步缩短至0.3 m。通过轴向移动锥透镜在长拉曼池内的位置，可调节前后向斯托克斯光的输出比例。
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- 百瓦级飞秒棒状光子晶体光纤激光器
- 谭欣, 赵变丽, 徐智阳, 张睿, 周又阳, 刘琦, 南颖刚, 李绍攀, 杨皓, 李逵, 张晓世,
- 基于啁啾脉冲放大技术，采用棒状光子晶体光纤作为核心增益介质，成功搭建一套百瓦级的高功率飞秒光纤激光系统。在主放大器部分，通过反向泵浦与单棒双通结合的放大形式，实现泵浦功率-放大后信号光功率的转换效率超过60%，实现了高的转换效率。放大过程中有效避免了横向模式不稳定和非线性光谱畸变，输出光斑椭圆度为95%。采用双光栅结构对输出激光进行脉宽压缩，最终实现了中心波长1033 nm、重复频率1 MHz、单脉冲能量162 μJ、脉冲宽度233 fs的高功率激光输出，激光器系统的总泵浦光功率与压缩后信号光功率转换效率高达54%。该激光器的高重复频率、高平均功率和窄脉宽特性，为百瓦级高功率飞秒光纤激光器的设计提供了新的方案。
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- 激光诱发航天器太阳电池阵放电特性研究
- 杨小溢, 刘宇明, 王志浩, 聂翔宇, 王晶虎, 王思展, 杜嘉余,
- 强激光在空间太阳能电站无线能量传输（WPT）过程中可能对其他航天器产生影响，特别是对航天器的太阳电池阵，可能诱发航天器太阳电池阵发生放电现象。掌握激光诱发航天器太阳电池阵放电特性，对支撑强激光无线能量传输技术发展有重要作用。开展激光能量与波长两个参量对激光诱发太阳能电池阵放电特性的影响研究。基于激光诱导等离子体理论和低地球轨道（LEO）等离子环境下的放电机理，分析了激光诱发太阳电池阵放电的机制，并基于该机制理论指定了激光诱发航天器太阳电池阵放电试验的试验参数。试验分析了532 nm波长不同能量激光诱发太阳电池阵放电的概率，并获取放电时间数据，建立时间概率分布曲线，通过二重泊松分布拟合，获得不同能量激光诱发太阳电池阵放电持续时间的概率函数；对比研究了相同能量下532 nm与266 nm两种波长激光诱发太阳电池阵放电的电流峰值及持续时间概率函数。研究结果显示激光波长越短、能量越高，诱发太阳电池阵放电风险越高。
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- Langdon效应下离子碰撞对背向散射竞争的影响
- 张殊卿, 李晓冉, 邱捷, 郝亮,
- 背向受激拉曼散射与背向受激布里渊散射是激光聚变中广泛存在的两种激光等离子体不稳定性。为了深入理解两者之间的竞争过程，通过求解包含超高斯电子分布函数的五波耦合方程，并考虑了离子-离子碰撞对离子极化率的修正，分析了CH等离子体中Langdon效应和离子碰撞对两种不稳定性竞争关系和反射率的影响，研究结果表明，Langdon效应既可以改变背向受激拉曼散射与背向受激布里渊散射的色散关系，也可以改变电子等离子体波和离子声波的阻尼，而离子-离子碰撞的修正则主要是改变背向受激布里渊散射的色散关系和离子声波的阻尼，两者都可以使背向受激拉曼散射在密度相对更低的条件下在与背向受激布里渊散射的竞争中占据优势。
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- 国产ECRH 175 GHz兆瓦回旋管实现500 kW/100 s长脉冲输出
- 胡林林, 黄麒力, 胡鹏, 卓婷婷, 龚胜刚, 刘皓中, 向永飞, 姚徐, 郭俊, 蒋艺, 张鲁奇, 孙迪敏, 马国武, 马弘舸,
- 报道了面向磁约束聚变电子回旋共振加热（ECRH）应用的175 GHz长脉冲回旋管的最新实验进展。该回旋管输出窗采用了金刚石窗，电子枪采用双阳极磁控注入枪，谐振腔工作模式为TE28,11，收集极采用了单极降压和纵向扫描线圈。通过实验调试和长时间老炼，该回旋管实现了输出功率500 kW、连续工作100 s的实验结果，总效率达到为46%。这是国内首次在ECRH回旋管研究中实现百千瓦级100 s长脉冲输出。
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- GNSS兼容接收机天线高功率微波前门通道效应
- 张泽海, 张洋, 郑锟, 葛行军,
- 通过辐照实验和热测方法研究了一型GNSS兼容接收机天线高功率微波（HPM）前门通道效应。辐照实验表明，在HPM频率1.6 GHz、脉宽50 ns、到靶功率密度约35 W/cm2条件下，实验的6个天线样本中有4个完全损伤、2个降级。对该型GNSS天线射频通道的分析和测试表明，其包含三级放大电路：第一级由两个滤波器和两个低噪放（LNA）分别形成中心频率约1.25 GHz和约1.6 GHz两条射频通道，其后信号合路进入共用的第二和第三级LNA。研究结果表明：HPM脉冲频率（1.6 GHz）所在射频通道的第一级LNA被HPM脉冲降级或损伤，是导致该型GNSS天线样本出现降级和损伤的原因；另一通道的第一级LNA及共用的第二、第三级LNA未受明显影响。原位更换受损的第一级LNA后，GNSS天线功能恢复正常，这说明该型GNSS天线前门效应与HPM频率具有较强相关性。
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- MW级回旋行波管曲面阴极结构磁控注入电子枪研究
- 李金帅, 包明明, 徐勇, 蔡茂, 刘鲁伟, 陈静, 尹鹏程, 蔡金赤, 徐进, 林显彩, 岳玲娜, 殷海荣, 牛新建, 刘迎辉, 魏彦玉,
- 为了满足研制兆瓦级大功率回旋行波管对高压、大电流、低电子注速度零散磁控注入电子枪的迫切需求，针对性地给出了一支新型磁控注入单阳极电子枪的设计方案。该新型电子枪方案引入曲面阴极结构，以降低电子枪的速度零散，同时有效增大阴极发射带面积，降低阴极发射密度，从根本上提高电子枪的工作稳定性与寿命。PIC仿真的结果表明：在115 kV、43 A的工作条件下，该电子枪的横纵速度比为1.05，速度零散为1.63%，引导中心半径为3.41 mm，满足应用需求。
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- 高功率微波双频反射阵列天线相位综合方法
- 张长文, 魏来, 赵金峰, 廉力影, 张家豪, 李夏, 许亮,
- 基于反射阵列天线基础理论并利用参考相位优化方法，提出了一种适用于高功率微波双频反射阵列天线的相位综合方法。该方法充分考虑天线单元在不同入射波角度下的反射相位状态、电场强度以及与结构参数之间的对应关系，并进一步引入了筛选阈值的概念以提升系统功率容量，同时通过参考相位优选来缓解因筛选阈值而丢失掉小部分相移曲线引起的口径效率降低。该方法能够简化双频反射阵列天线流程并有效提升天线性能。为了验证方法的正确性，设计了一种多方框形状的改进型反射阵列天线单元，并用所提出方法开展双频反射阵列天线设计。该27×27单元阵列的工作频率为4.3 GHz和10.0 GHz，口径效率分别达到了67.37%和48.69%，真空中的功率容量达到数百兆瓦，有效验证了所提出相位综合方法的适用性。
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- 环形高功率微波脉冲压缩器的设计
- 骆箫扬, 厉小润, 陈淑涵,
- 在高功率微波和脉冲压缩领域，相对于指数衰减的微波脉冲，平顶输出具有降低结构表面最大瞬态场以及增强系统稳定性等核心优势，因此具有重要的技术意义和应用价值。提出一种S波段基于行波储能的环形高功率微波脉冲压缩器，通过控制环形波导传输线的长度使输入微波通过定向耦合器完成线性叠加储能，通过输入信号倒相完成功率的倍增和微波信号的平稳输出。基于散射矩阵理论分析其储能过程及输入倒相之后的功率增益和平顶输出宽度，并用CST进行仿真验证。仿真结果显示，其功率增益达5.7倍以上，平顶宽度80 ns，且波形平缓，若采用金属壁表面击穿阈值300 kV/cm来估计功率容量，则脉冲压缩器的功率容量可以达到160 MW。与现有技术相比，该设计结构简单、体积紧凑、加工维护便捷，为高功率微波能量平稳输出以及两级脉冲压缩系统的研究提供新方案。
