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单轴晶体为内包层的双包层光导纤维he_(11)模的特性研究

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兰州大学学报（自然科学版） 2002年第3期38卷 37-41页

作者：谭志红张晓萍兰州大学信息科学与工程学院甘肃兰州730000

研究了以单轴晶体为内包层 ,且晶体光轴沿光纤轴线 (Z轴 )方向的双包层光纤的传输特性 .给出了 3个区域中电磁场满足的波动方程及其解 ,得出了矢量模的精确特征方程 .重点研究了晶体主轴折射率比 kcl,几何参数 S,光学参数 R对 he11模色... 详细信息

研究了以单轴晶体为内包层 ,且晶体光轴沿光纤轴线 (Z轴 )方向的双包层光纤的传输特性 .给出了 3个区域中电磁场满足的波动方程及其解 ,得出了矢量模的精确特征方程 .重点研究了晶体主轴折射率比 kcl,几何参数 S,光学参数 R对 he11模色散和截止特性的影响 .研究结果发现晶体主轴折射率比 kcl对 he11模的传输和截止特性有显著影响 .研究结果对利用该类双包层光纤设计新型无源光器件具有重要的参考价值 .

关键词：半轴晶体内包层双包层光导纤维 he11模双包层光纤色散特性截止特性传输特性

径向双层介质加载圆波导的TE_(11)-he_(11)模式转换天线

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强激光与粒子束 2015年第12期27卷 114-118页

作者：张信歌李少甫张珂瑜西南科技大学信息工程学院四川绵阳621010

介绍了径向双层介质加载圆波导的TE_(11)-he_(11)模式转换天线的设计原理、实验方法及结果。该模式转换天线由圆波导TE_(11)-he_(11)模式转换器和辐射器组成:圆波导TE_(11)-he_(11)模式转换器是在圆波导内沿径向加载两种不同介电常数的... 详细信息

介绍了径向双层介质加载圆波导的TE_(11)-he_(11)模式转换天线的设计原理、实验方法及结果。该模式转换天线由圆波导TE_(11)-he_(11)模式转换器和辐射器组成:圆波导TE_(11)-he_(11)模式转换器是在圆波导内沿径向加载两种不同介电常数的微波介质来完成模式转换,辐射器采用开口圆波导或小张角圆锥喇叭将he_(11)模辐射出去。应用HFSS软件对设计的两种模式转换天线进行模拟优化,数值结果显示这两种天线在线极化和圆极化工作状态下其E面、H面辐射方向图在一定波瓣宽度内均具有较高的等化特性及低副瓣电平。应用矢量网络分析仪和频谱分析仪对线极化TE11模激励状态下的两种模式转换天线的增益和驻波系数进行测试,测试结果表明:在中心频率9.4GHz频点辐射器采用开口圆波导或小张角圆锥喇叭时天线增益分别为11.21dB和15.58dB,且驻波系数均小于1.05。实测结果与仿真结果基本一致,证明了该模式转换天线技术的可行性与正确性。

关键词：径向双层介质模式转换器模式转换天线 TE11模 he11模

径向双层介质加载圆波导的宽带TE_(11)-he_(11)模式变换器

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固体电子学研究与进展 2015年第6期35卷 554-559页

作者：张信歌李少甫靳赛赛张珂瑜孙洪卫夏祖学西南科技大学信息工程学院四川绵阳621010

应用径向双层介质加载圆波导内可以产生混合模he11模式的原理,提出一种径向双层介质加载圆波导的宽带TE11-he11模式变换器。在X波段分析了该变换器内微波模式满足的麦克斯韦方程和边界条件,推导出he11模式的特征方程及混合方程,最后将... 详细信息

应用径向双层介质加载圆波导内可以产生混合模he11模式的原理,提出一种径向双层介质加载圆波导的宽带TE11-he11模式变换器。在X波段分析了该变换器内微波模式满足的麦克斯韦方程和边界条件,推导出he11模式的特征方程及混合方程,最后将特征方程与混合方程联立,应用MATLAB软件进行数值求解得到物理模型的设计参数曲线。应用HFSS软件对设计的模式变换器进行模拟优化仿真,结果显示在8.4010.16GHz频带内输出he11模式纯度大于96%,最大为99.59%,相对带宽可达18.7%,理论功率容量达3.3GW。该圆波导TE11-he11模式变换器具有结构简单、输入输出共轴、转换效率高、转换频带宽、功率容量高等优点,应用于微波辐射系统可以极大地提高辐射系统的紧凑性。

关键词：圆波导径向双层介质特征方程模式变换器 TE11模 he11模

EAST装置电子回旋共振加热系统波纹圆波导研究

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微波学报 2015年第2期31卷 72-76,81页

作者：吴大俊王晓洁徐旵东刘甫坤单家方中国科学院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

在EAST装置上正在建设140GHz/4MW/1000s电子回旋共振加热(ECRH)系统,单个回旋管输出的1MW功率通过波纹圆波导传输到天线聚焦镜上,然后经天线反射镜进入等离子体。运用表面阻抗法对波纹圆波导进行了理论分析,针对EAST装置ECRH系统需求的1... 详细信息

在EAST装置上正在建设140GHz/4MW/1000s电子回旋共振加热(ECRH)系统,单个回旋管输出的1MW功率通过波纹圆波导传输到天线聚焦镜上,然后经天线反射镜进入等离子体。运用表面阻抗法对波纹圆波导进行了理论分析,针对EAST装置ECRH系统需求的140GHz波纹圆波导进行了设计研究,所设计的波导传输模式为he11模,具备1MW连续波运行能力且欧姆损耗低于0.02d B/100m,同时分析了he11模在波导口外辐射模式及其与TEM00模耦合特性。

关键词：电子回旋共振加热波纹圆波导 he11模

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基于波纹喇叭天线的模式转换器

太赫兹科学与电子信息学报 2020年第1期18卷 103-107页

作者：刘小明张帆甘露张持健安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖241002 安徽新华学院电子通信工程学院安徽合肥230088

为提高高功率传输系统的模式转换效率,利用波纹喇叭的设计方法研究了TE11模至he11模的转换器。设计了基于正弦-平行剖面以及tanh剖面的2种不同结构的模式转换器,并利用商业软件进行仿真验证。仿真结果表明,在94 GHz附近10 GHz的带宽范围... 详细信息

为提高高功率传输系统的模式转换效率,利用波纹喇叭的设计方法研究了TE11模至he11模的转换器。设计了基于正弦-平行剖面以及tanh剖面的2种不同结构的模式转换器,并利用商业软件进行仿真验证。仿真结果表明,在94 GHz附近10 GHz的带宽范围内,高斯度可以达到98.6%以上,中心频点的高斯度达到99.2%以上。设计的2种结构中,正弦—平行剖面具有输出束腰半径处于开口处的优点,而tanh剖面具备尺寸小、相位中心固定的优点。

关键词：波纹喇叭模式转换高斯度 he11模 TE11模

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ECRH传输系统波纹圆波导设计与研究

ECRH传输系统波纹圆波导设计与研究

作者：刘姗姗华中科技大学

学位级别：硕士

质量数很小的两个原子核在一定条件下重新组合成一个质量数较大的原子核，会释放出能量，这就是人类利用核能的另一重要途径，即核聚变。核聚变的原料资源氘和氚蕴藏丰富，单位质量的氘氚聚变所释放的能量远远大于单位质量的铀-235裂变... 详细信息

质量数很小的两个原子核在一定条件下重新组合成一个质量数较大的原子核，会释放出能量，这就是人类利用核能的另一重要途径，即核聚变。核聚变的原料资源氘和氚蕴藏丰富，单位质量的氘氚聚变所释放的能量远远大于单位质量的铀-235裂变所释放的能量，这是聚变核反应作为一种潜在的新能源的突出优点之一。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈，在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中极其高温的等离子体聚变物质约束在环形容器内，以达到聚变反应的目的。聚变装置托卡马克中，为了能将等离子体加热到聚变临界温度以上，需要采用辅助加热手段，电子回旋共振加热是受控热核聚变中一种非常重要的辅助加热手段。本文首先介绍了电子回旋共振加热系统的特点以及基本组成部分，接着介绍了电子回旋共振加热系统的传输系统，引出了传输系统的组成部分以及相应的功能，重点研究了波纹圆波导结构组成、耦合模式、制作材料以及传输特性等问题。在此基础上，确定了适用于J-TEXT托卡马克ECRH传输系统框图，利用he模微波在波纹圆波导中传输的传输特性，设计传输频率为110GHz的波纹圆波导，并分析计算ECRH传输系统中的各种损耗问题。

关键词：电子回旋共振加热传输系统波纹圆波导 he11模高斯模损耗分析

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毫米波过模波纹圆波导准光模式激励技术研究

毫米波过模波纹圆波导准光模式激励技术研究

作者：孔向豪华中科技大学

学位级别：硕士

电子回旋共振加热(Electron Cyclotron Resonance heating,ECRH)是托卡马克装置中常见的加热方式之一。传输线作为J-TEXT装置ECRH系统的重要组成部分,主要用于高纯度he模传输。本文基于J-TEXT装置ECRH系统传输线微波器件低功率测试需求... 详细信息

电子回旋共振加热(Electron Cyclotron Resonance heating,ECRH)是托卡马克装置中常见的加热方式之一。传输线作为J-TEXT装置ECRH系统的重要组成部分,主要用于高纯度he模传输。本文基于J-TEXT装置ECRH系统传输线微波器件低功率测试需求,开展了准光模式激励技术研究,发展了基于模式匹配技术的计算程序,利用非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Spline,NURBS)优化技术,设计了中心频率为105 GHz,在90～120 GHz范围内产生纯度大于98%的he模式的宽带波纹喇叭天线,以及用于波束束腰调节的椭球镜。主要内容包括以下部分:首先,本文介绍了J-TEXT装置ECRH系统及其组成,分析了传输线微波器件测试的必要性,并比较了实现准光模式激励的两种喇叭天线;随后针对本文所研究的基于模式变换的波纹喇叭天线,详细介绍了相关技术的发展和国内外的研究现状。随后,在此基础上,进一步研究了计算波纹喇叭天线模式变换过程的模式匹配方法。通过模式匹配法的基本模型,利用模式匹配方程求解得到了各模式的系数,确定了波纹喇叭天线基本单元中的模式变换情况;将基本单元组合形成折线或曲线式波纹喇叭天线,求解得到了模式变换矩阵,确定了波纹喇叭天线内部的模式变换情况。接着,针对该变换情况对波纹喇叭天线的设计方法展开了相应的研究。基于模式匹配方法编写了计算程序,得到了评估波纹喇叭天线模式变换性能的数值计算模型。利用工程设计经验,分析了波纹喇叭天线的四段式结构各参数的设计范围,提出了利用NURBS曲线技术将轮廓曲线参数化,通过优化控制点进行优化的方法,为波纹喇叭天线的设计和优化奠定了基础。最后则是对准光模式激励器件的设计。基于模式匹配计算程序计算了初步设计了波纹喇叭天线波纹槽的参数,随后利用NURBS技术优化得到了符合设计要求的设计结果,并分析了模式变换性能;最后设计了一个椭球面镜,将输出波束的束腰半径修改至合适的大小,完成了设计要求。

关键词：波纹喇叭天线模式匹配 he11模 NURBS曲线技术

J-TEXT装置105GHz ECRH系统天线设计

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J-TEXT装置105GHz ECRH系统天线设计

作者：张俊利华中科技大学

学位级别：硕士

在磁约束核聚变的研究中,电子回旋共振加热(ECRH)因具备局域性强,耦合效率高以及天线可远离等离子体等优点而被广泛应用于加热、电流驱动、辅助启动、MHD不稳定性抑制等方面。当前,J-TEXT装置上正在开展105GHz ECRH系统的研究工作。天... 详细信息

在磁约束核聚变的研究中,电子回旋共振加热(ECRH)因具备局域性强,耦合效率高以及天线可远离等离子体等优点而被广泛应用于加热、电流驱动、辅助启动、MHD不稳定性抑制等方面。当前,J-TEXT装置上正在开展105GHz ECRH系统的研究工作。天线作为ECRH系统的重要子系统,对调节微波进入等离子体中的角度起着重要作用。基于此需求,本论文设计了一套环向和极向调节相互独立,能够使波在环向和极向的单向调节角度均达到28°的天线。理论计算表明该天线可使微波在等离子体中心的沉积半径在20mm左右,可满足J-TEXT装置加热和电流驱动等实验的需求。本文主要包含5个部分:第一部分简要介绍了ECRH系统,并结合ITER装置上的ECRH系统的天线,对天线结构等进行介绍。第二部分介绍了天线设计的基本理论。该部分分析了在波导口处he模近似为高斯基模的条件。结合Astron-Allis方程和CMA图,对波的可近性问题进行分析,证实J-TEXT装置ECRH系统的X2模电子回旋波满足可近性条件。最后给出电子回旋波与粒子共振的条件。第三部分从设计目标出发,给出天线设计的初步方案。结合J-TEXT装置窗口的具体参数,确定双反射镜方案。利用准光学原理完成光学部分设计,完成天线转动机构的设计并对其分析。第四部分首先进行天线重要部件测试,利用氦氖激光器在光学平台上完成标定工作,最后进行平台及工程测试。第五部分对全文工作进行总结,并展望未来工作。

关键词： ECRH天线 he11模高斯近似转动机构

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一种加载模变器的新型波纹喇叭馈源

一种加载模变器的新型波纹喇叭馈源