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光纤激光相干合成的研究历程与发展趋势:基于文献引用的视角(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 432-456页

作者：周朴常洪祥粟荣涛王小林马阎星国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073

从文献引用的视角全面回顾总结了光纤激光相干合成二十余年的研究历程。按照学术发展初期、学术高速发展期、学术发展平缓期和技术发展关键期等4个阶段,分别介绍了光纤激光相干合成的代表性成果,分析并总结了学术水平和影响力较为突出... 详细信息

从文献引用的视角全面回顾总结了光纤激光相干合成二十余年的研究历程。按照学术发展初期、学术高速发展期、学术发展平缓期和技术发展关键期等4个阶段,分别介绍了光纤激光相干合成的代表性成果,分析并总结了学术水平和影响力较为突出的文献,梳理了光纤激光相干合成从概念提出到实际应用的演进脉络,研判了未来发展趋势。

关键词：激光光学相干合成光纤激光研究历程

一种基于嵌套结构的锁频锁相高功率微波振荡器仿真研究

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 24-30页

作者：李家文葛行军党方超张鹏邓如金胡晓冬李志敏国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073

高功率微波(HPM)产生器件通过增加慢波结构的过模比使得功率容量显著提高。嵌套型结构让过模器件的空心结构或内导体结构得到使用,同时嵌套型器件的低阻抗使得其与低阻脉冲功率源能良好匹配。基于内外嵌套结构提出了一种锁频锁相高功率... 详细信息

高功率微波(HPM)产生器件通过增加慢波结构的过模比使得功率容量显著提高。嵌套型结构让过模器件的空心结构或内导体结构得到使用,同时嵌套型器件的低阻抗使得其与低阻脉冲功率源能良好匹配。基于内外嵌套结构提出了一种锁频锁相高功率微波振荡器。相对于传统的锁频锁相方法,提出了基于耦合波导实现锁频锁相的新方法。内外相对论速调管振荡器(RKO)产生的微波信号通过耦合波导泄漏到高频结构中,对电子束进行预调制,从而实现锁频锁相。另外,为实现内外高功率微波通道合成,设计了双通道功率合成器。在振荡器的工作频点,功率合成器能弥补振荡器两输出通道相位差,使得功率合成效率提高,合成效率为98.3%。在二极管电压575 kV,磁场强度0.6 T条件下,内外RKO的微波输出功率分别为2.2 GW和3.2 GW,频率差波动小于20 MHz,相位差稳定在10°附近;加载双通道功率合成器,仿真结果表明,微波输出功率为5.31 GW,功率效率32.2%。结果表明,嵌套器件在互锁状态时,振荡器饱和时间缩短,输出功率增大。

关键词：高功率微波锁频锁相嵌套结构相对论速调管振荡器功率合成

高Q值单间隙同轴谐振腔的物理设计与实验研究

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 72-76页

作者：吕彦奎阳福香党方超葛行军贺军涛国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073

随着高功率微波源向高功率、高频率和长脉冲方向不断发展,同轴相对论速调管放大器(RKA)成为近年来研究热点之一,然而其发展一直受限于自激振荡等问题存在,为此,设计一种高Q值单间隙同轴谐振腔,以抑制同轴RKA中TEM模式泄露引起的自激振... 详细信息

随着高功率微波源向高功率、高频率和长脉冲方向不断发展,同轴相对论速调管放大器(RKA)成为近年来研究热点之一,然而其发展一直受限于自激振荡等问题存在,为此,设计一种高Q值单间隙同轴谐振腔,以抑制同轴RKA中TEM模式泄露引起的自激振荡。通过对单间隙同轴谐振腔TM_(01)模式与TEM模式转化进行理论分析与仿真模拟,发现同轴谐振腔上下槽深差值与轴向错位值对其Q值变化影响很大,当上下槽深差值与轴向错位值分别为0.3 mm和0 mm时,同轴谐振腔的Q值为极大值(18764),意味着此时谐振腔中两种模式转化最小,多组谐振腔级联后自激振荡风险大大降低。将三组级联的高Q值单间隙同轴谐振腔应用于紧凑型同轴RKA,粒子模拟和实验结果表明,器件的输出微波功率稳定,频谱纯净,无自激振荡等问题存在。

关键词：同轴相对论速调管放大器自激振荡高Q值单间隙同轴谐振腔

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正弦相位调制的固体激光自混合干涉振动测量

光学技术 2024年第3期50卷 333-338页

作者：王汉睦王琦聂晓明罗晖周健国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073

基于正弦相位调制的激光自混合干涉技术,实现了扬声器表面、白纸等粗糙表面微小振动的精密测量。选用532nm固体激光器作为激光光源,基于电光调制器实现激光的正弦相位调制,相应的调制频率为251kHz。通过混频器/滤波器电路,从正弦相位调... 详细信息

基于正弦相位调制的激光自混合干涉技术,实现了扬声器表面、白纸等粗糙表面微小振动的精密测量。选用532nm固体激光器作为激光光源,基于电光调制器实现激光的正弦相位调制,相应的调制频率为251kHz。通过混频器/滤波器电路,从正弦相位调制的自混合干涉光学条纹中分别提取由位移变化导致的高信噪比正弦和余弦函数激光功率振荡信号,并进一步获得由于位移变化导致的激光相位变化。因此,可以从激光的相位变化中高效率计算出外部目标的振动与位移。通过与一精度为50nm的精密位移平台进行对比测量,两种仪器的测量结果吻合良好,实验验证了本文中激光自混合干涉仪的性能。文章的新技术可以为高精度低频微振动、微位移测量提供可靠的技术支持。

关键词：自混合干涉相位调制精密测量振动

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惯性角速度匹配测量方程的耦合误差分析

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 226-233页

作者：吴伟李湘源马昕明秦石乔国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室长沙410073

针对惯性角速度匹配测量方程得不到理论精确解的问题,根据角速度匹配测量方程建立了形变角估计误差与船体角运动和动态形变角的相关函数模型,从理论上证明了船体角运动与动态形变角之间的交叉耦合将产生形变角估计误差。在动态形变角和... 详细信息

针对惯性角速度匹配测量方程得不到理论精确解的问题,根据角速度匹配测量方程建立了形变角估计误差与船体角运动和动态形变角的相关函数模型,从理论上证明了船体角运动与动态形变角之间的交叉耦合将产生形变角估计误差。在动态形变角和船摇角幅度分别为20″和2°的仿真条件下,当船体运动角速度与动态形变角速度不相关时,形变角估计误差均值分别为-1.8"、3.7"、3.8";当船体运动角速度与动态形变角速度完全相关时,形变角估计产生约50"的偏置误差。仿真和实验结果表明,误差的大小与二者之间的相关系数呈正相关。研究结果可为舰船形变测量和传递对准相关的理论研究和工程应用提供参考。

关键词：船体形变角速度匹配相关函数耦合误差

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高校强化有组织科技创新的思考和实践

研究与发展管理 2024年第3期36卷 169-174页

作者：朱才朝夏杉珊肖韶重庆大学科技创新发展战略研究院重庆400044 重庆大学前沿交叉学科研究院重庆400045

提速建设科技强国,推动高水平科技自立自强是党和国家在新征程对创新发展和转型升级提出的新要求。高校作为国家战略科技力量重要组成部分,应切实担负起推动科技创新的使命担当和历史责任,加强有组织科研,持续优化创新体系,加快突破关... 详细信息

提速建设科技强国,推动高水平科技自立自强是党和国家在新征程对创新发展和转型升级提出的新要求。高校作为国家战略科技力量重要组成部分,应切实担负起推动科技创新的使命担当和历史责任,加强有组织科研,持续优化创新体系,加快突破关键核心技术。而高校加强有组织科研的路径和方式还需要进一步研究探索。本文分析总结了美国、欧洲、日本等发达国家高校在科技创新上的主要做法,梳理了国内重点高校在科研管理体制机制改革、加强有组织科研方面的重点举措,并结合重庆大学在强化有组织科技创新方面的实践经验,从加强与国家需求紧密对接、完善创新体系、推进技术科学发展、完善人才流动机制等方面提出强化有组织科技创新的意见和建议,为我国高校推动有组织科研、打造国家战略科技力量提供参考和借鉴。

关键词：有组织科技创新高校学科交叉对策建议创新实践

Ku波段相对论扩展互作用速调管振荡器粒子模拟研究

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强激光与粒子束 2024年第10期36卷 137-143页

作者：蒋俊杰阳福香党方超葛行军张鹏李家文邓如金李志敏国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073

射频击穿、模式竞争是导致速调管振荡器(RKO)功率下降、脉冲缩短的主要原因。本文引入扩展互作用提取结构,可以有效降低提取腔射频电场,增大器件功率容量。传统的双间隙提取结构将电子能量在提取腔内转化为微波能量,共用一个通道输出。... 详细信息

射频击穿、模式竞争是导致速调管振荡器(RKO)功率下降、脉冲缩短的主要原因。本文引入扩展互作用提取结构,可以有效降低提取腔射频电场,增大器件功率容量。传统的双间隙提取结构将电子能量在提取腔内转化为微波能量,共用一个通道输出。而扩展互作用提取结构采用了分布式提取腔而非集中式提取腔,增加了输出通道,可以有效提高束-波转换效率,降低提取腔的射频电场。粒子模拟结果显示:二极管电压561 kV,磁场强度0.5 T条件下,保持阴极结构、调制腔及反射器不变时,分别对传统双间隙提取腔、双间隙及三间隙扩展互作用提取腔进行仿真:输出功率分别为2.14、 2.22、 2.35 GW;分析其提取腔最大射频电场,分别为1.50、1.21、1.10 MV/cm;束波转换效率分别为35.7%、36.9%、39.1%;器件工作频率为12.52 GHz。在三维仿真中,通过改变阴极结构的S参数、设计新的反射器,有效抑制了调制腔TM113模带来的模式竞争,为开展后续实验奠定了基础。

关键词：扩展互作用功率容量射频电场模式竞争

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飞秒激光刻写光纤光栅实现9 kW全光纤振荡器

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中国激光 2024年第5期51卷 269-272页

作者：李昊杨保来饶斌裕叶新宇田鑫王蒙武柏屹赵蓉李智贤陈子伦肖虎马鹏飞王泽锋陈金宝国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073

光纤光栅(FBG)在高功率光纤振荡器中发挥着重要作用,既可以作为谐振腔腔镜,又可以抑制受激拉曼散射(SRS)效应。使用飞秒激光在芯径为30μm的大模场双包层光纤(LMA-DCF)上刻写了波长为1080 nm的FBG对以及波长为1135 nm的啁啾倾斜光纤光栅... 详细信息

光纤光栅(FBG)在高功率光纤振荡器中发挥着重要作用,既可以作为谐振腔腔镜,又可以抑制受激拉曼散射(SRS)效应。使用飞秒激光在芯径为30μm的大模场双包层光纤(LMA-DCF)上刻写了波长为1080 nm的FBG对以及波长为1135 nm的啁啾倾斜光纤光栅(CTFBG),利用FBG对搭建了全光纤振荡器,并使用CTFBG抑制了SRS,实现了9 kW激光功率输出,斜率效率为83.4%。研究结果有利于推动高功率FBG的研制和高功率光纤振荡器的发展。

关键词：光纤光学飞秒激光光纤振荡器高功率激光器受激拉曼散射光纤光栅

Ti O2/Au复合薄膜的制备及其在平板电极的应用

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硅酸盐学报 2024年第10期52卷 3263-3272页

作者：梅玉盈雷兵潘瑶罗一鸣杨开勇贾永雷国防科技大学前沿交叉学科学院国防科技大学南湖之光实验室

针对当前半球谐振陀螺平板电极表面吸附有机杂质问题，利用TiO2薄膜的光催化性质，设计了一种TiO2/Au复合薄膜结构以减弱平板电极表面有机物的存在，提高平板电极表面薄膜质量。通过射频磁控溅射法在熔融石英衬底上制备了不同厚度（80～... 详细信息

针对当前半球谐振陀螺平板电极表面吸附有机杂质问题，利用TiO2薄膜的光催化性质，设计了一种TiO2/Au复合薄膜结构以减弱平板电极表面有机物的存在，提高平板电极表面薄膜质量。通过射频磁控溅射法在熔融石英衬底上制备了不同厚度（80～327 nm）的TiO2薄膜，利用表征手段对TiO2薄膜的晶体结构、晶粒大小、表面形貌、吸光特性和光催化性能进行研究，结果表明：厚度为240 nm的TiO2薄膜具有较好的结晶度，合适的晶粒尺寸，最小的禁带宽度，从而具有最佳光催化活性。最后通过实验验证TiO2/Au复合薄膜结构的平板电极的力学性能和光催化性，结果表明：TiO2/Au复合薄膜满足平板电极表面膜层结合力要求，有助于提升表面膜层的耐摩擦性能，同时具有优异的降解有机物的性能，能够减小有机杂质对电容均匀性的影响，为高精度谐振陀螺的研制提供技术支撑。

关键词：谐振陀螺平板电极二氧化钛薄膜光催化自清洁