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高功率微波与等离子体相互作用理论和数值研究

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物理学报 2014年第9期63卷 247-256页

作者：袁忠才时家明脉冲功率激光技术国家重点实验室电子工程学院合肥230037

研究高功率微波与等离子体的相互作用,对于微波放电和电磁兼容研究均具有重要意义.基于波动方程、等离子体的流体力学方程以及波尔兹曼方程,建立高功率微波脉冲与等离子体相互作用的理论模型,并结合等离子体的特征参数,采用时域有限差... 详细信息

研究高功率微波与等离子体的相互作用,对于微波放电和电磁兼容研究均具有重要意义.基于波动方程、等离子体的流体力学方程以及波尔兹曼方程,建立高功率微波脉冲与等离子体相互作用的理论模型,并结合等离子体的特征参数,采用时域有限差分方法分析了等离子体电子密度和高功率微波传输特性的变化.结果表明,由于高功率微波的电子加热作用,等离子体中的非线性效应明显,发生击穿使得等离子体电子密度增大,从而导致微波的反射增强,透过率降低.所提出的模型和相关结果对于高功率微波和电磁脉冲防护具有指导意义.

关键词：等离子体高功率电磁防护时域有限差分

微量爆炸物激光辐照成像探测的数值分析和实验研究

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中国激光 2015年第6期42卷 41-45页

作者：刘灏时家明程立脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037

为了研究激光探测爆炸物时的相关现象，首先对激光辐照目标过程进行理论分析，并通过有限元软件ANSYS进行仿真，建立CO2激光器辐照爆炸物温升分布的三维立体模型，然后利用CO2激光器和扩束系统对目标进行照射（距离3m），同时配合8～14... 详细信息

为了研究激光探测爆炸物时的相关现象，首先对激光辐照目标过程进行理论分析，并通过有限元软件ANSYS进行仿真，建立CO2激光器辐照爆炸物温升分布的三维立体模型，然后利用CO2激光器和扩束系统对目标进行照射（距离3m），同时配合8～14μm的红外成像设备分别观察得到沾有少量三硝基甲苯（TNT）和黑索金（RDX）的目标热像图。研究表明，在一定功率的激光辐照下，由于爆炸物和背景的有效辐射出射度大小分别由其在8—14μm波段的吸收率和对激光辐射照度的反射率共同决定，因而可得到爆炸物与背景区域明显不同的热像图。此外，辐照功率和照射时间的变化也可能是影响探测效果的重要因素。

关键词：激光光学热像图 ANSYS 爆炸物

一种基于光子晶体的远红外与10.6μm激光兼容伪装材料的设计与制备

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光学学报 2011年第6期31卷 155-158页

作者：高永芳时家明赵大鹏汪家春脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室安徽合肥230037

现代探测系统由单一工作模式到复合工作模式的转变,对伪装材料的光谱特性提出了某些特殊要求。作为一种新型人工结构功能材料,光子晶体基于光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。设计了一种基于一维掺杂光子晶体的远红外与激光兼容... 详细信息

现代探测系统由单一工作模式到复合工作模式的转变,对伪装材料的光谱特性提出了某些特殊要求。作为一种新型人工结构功能材料,光子晶体基于光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。设计了一种基于一维掺杂光子晶体的远红外与激光兼容伪装材料,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了透射光谱。制备的样品经测试,与理论曲线相吻合。结果表明,利用一维掺杂光子晶体可以实现远红外与激光兼容伪装。

关键词：材料伪装特征矩阵光子晶体

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PIC/MCC数值模拟四阳极直流辉光放电

核聚变与等离子体物理 2005年第4期25卷 305-310页

作者：袁忠才时家明电子工程学院研究所合肥230037

利用OOPIC代码并结合MCC方法考察四阳极低气压直流辉光放电中粒子间的碰撞,并对其进行了数值模拟。首先分析OOPIC代码的计算流程,给出模拟的边界条件和时间、空间步进;然后对所得到的等离子体密度、温度的分布情况进行了分析。结果表明... 详细信息

利用OOPIC代码并结合MCC方法考察四阳极低气压直流辉光放电中粒子间的碰撞,并对其进行了数值模拟。首先分析OOPIC代码的计算流程,给出模拟的边界条件和时间、空间步进;然后对所得到的等离子体密度、温度的分布情况进行了分析。结果表明,放电气压、电流以及环电极的有效宽度均影响等离子体密度和温度的径向分布。当气压为300Pa时,电子密度在径向较大范围内是均匀分布的,而当气压升高到800Pa时,其径向不均匀增大,且总的密度和电子的平均温度下降。放电电流的增大使得等离子体密度和温度均相应升高。但环电极有效宽度的减小使得等离子体密度的分布更不均匀,并使总的密度和平均温度均下降。

关键词：数值模拟四阳极OOPIC MCCI

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等离子体羽流的低频RCS数值分析

系统工程与电子技术 2007年第1期29卷 41-44页

作者：刘波时家明金林空军装备研究院雷达与电子对抗研究所北京100085 解放军电子工程学院安徽合肥230037 南京电子技术研究所江苏南京210013

探讨综合利用时域有限差分法(FDTD)和热力学原理计算等离子体羽流的电磁散射特性。以化学平衡流动为前提,采用最小自由能方法确定火箭发动机喷口处的电子密度;验证了基于辅助差分方程(ADE法)和Z变换方法对羽流电磁特性进行时域建模的正... 详细信息

探讨综合利用时域有限差分法(FDTD)和热力学原理计算等离子体羽流的电磁散射特性。以化学平衡流动为前提,采用最小自由能方法确定火箭发动机喷口处的电子密度;验证了基于辅助差分方程(ADE法)和Z变换方法对羽流电磁特性进行时域建模的正确性。弹道导弹(火箭)羽流雷达截面(RCS)的计算实例表明现有雷达,特别是低频段雷达有可能利用羽流的散射实现对主动段导弹的探测。

关键词：时域有限差分法电磁散射等离子体羽流雷达截面

隐身应用中等离子体参数的Nelder-Mead优化反演研究

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核聚变与等离子体物理 2012年第4期32卷 362-365页

作者：程立时家明脉冲功率激光技术国家重点实验室电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室合肥230037

采用Nelder-Mead单纯形算法实现了等离子体隐身时多个等离子体参数的优化反演,初步解决了隐身应用研究中等离子体参数的局部最优取值问题。反演结果表明,对于非磁化均匀冷等离子体,在选定的参数取值范围内,吸收程度由等离子体的电子密... 详细信息

采用Nelder-Mead单纯形算法实现了等离子体隐身时多个等离子体参数的优化反演,初步解决了隐身应用研究中等离子体参数的局部最优取值问题。反演结果表明,对于非磁化均匀冷等离子体,在选定的参数取值范围内,吸收程度由等离子体的电子密度、碰撞频率及等离子体层厚度共同决定。等离子体层厚度决定了最佳吸收波长,且当入射雷达波频率大于某一频率时,等离子体碰撞频率趋于一个稳定值。

关键词： Nelder-Mead 算法等离子体参数隐身多参数优化

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四阳极直流辉光放电正柱区数值分析

核聚变与等离子体物理 2005年第3期25卷 228-232页

作者：袁忠才时家明电子工程学院合肥230037

分析了具有中间开窗电极四阳极直流辉光放电装置的氦气放电中阴极与较近阳极间放电正柱区的电子密度、电子温度和等离子体碰撞频率,及其空间分布随放电气压变化规律。结果表明电子密度在径向上呈类似于抛物线的分布,而碰撞频率和电子温... 详细信息

分析了具有中间开窗电极四阳极直流辉光放电装置的氦气放电中阴极与较近阳极间放电正柱区的电子密度、电子温度和等离子体碰撞频率,及其空间分布随放电气压变化规律。结果表明电子密度在径向上呈类似于抛物线的分布,而碰撞频率和电子温度在整个放电管内近似均匀分布。探讨了不锈钢阳极座和矩形窗口对这些参数的影响,为进一步进行装置仿真和实验研究提供参考。

关键词：四阳极装置辉光放电电子密度电子温度碰撞频率

斜入射电磁波在非均匀碰撞等离子体中的折射和反射特性

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核聚变与等离子体物理 2012年第1期32卷 32-37页

作者：袁忠才时家明许波脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽省红外与低温等离子体重点实验室合肥电子工程学院合肥230037

提出碰撞吸收型等离子体的等效折射指数,重新计算了折射角,并与利用常规方法得到的折射角进行了比较。分析了等离子体密度和碰撞频率对折射角的影响。考察了斜入射电磁波在吸收型等离子体中的折射特性,并以一维非均匀碰撞吸收型等离子... 详细信息

提出碰撞吸收型等离子体的等效折射指数,重新计算了折射角,并与利用常规方法得到的折射角进行了比较。分析了等离子体密度和碰撞频率对折射角的影响。考察了斜入射电磁波在吸收型等离子体中的折射特性,并以一维非均匀碰撞吸收型等离子体为例,对斜入射电磁波的反射特性进行了考察。结果表明,等效折射指数的概念涵盖了入射角度的影响,在考察斜入射时更准确、便捷。

关键词：反射斜入射等效介电常数等离子体

柱状等离子体微波透射衰减数据的测量及其应用

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真空科学与技术学报 2014年第2期34卷 171-174页

作者：程立时家明汪家春袁忠才许波脉冲功率激光技术国家重点实验室电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室合肥230037

微波透射衰减数据是研究等离子体与微波相互作用时的重要实验数据,本文针对柱状等离子体,分析了准确测量其微波透射衰减所应满足的三个条件:等离子体等厚、入射波远场、等离子体反射可忽略;并设计了满足上述条件的测量实验。除直接用于... 详细信息

微波透射衰减数据是研究等离子体与微波相互作用时的重要实验数据,本文针对柱状等离子体,分析了准确测量其微波透射衰减所应满足的三个条件:等离子体等厚、入射波远场、等离子体反射可忽略;并设计了满足上述条件的测量实验。除直接用于分析等离子体参数对微波传输的影响外,本文提出了该数据的另外两种用途:诊断等离子体参数、判定等离子体稳定性。

关键词：柱状等离子体微波透射衰减等离子体参数诊断稳定性