45°功率分割正交模变换器的分析

由于45°功率分割正交模变换器结构的对称性,输出端正交的TE10和TE01模功率分配理论上是等分的。但在HFSS仿真计算时,由于输出端方口径波导简并模的影响,得到的两正交模功率分配却不相等。为了解决仿真中的功率不等分问题,我们提出对输出端方口径进行微扰的方法,并对微扰孔的位置进行了探讨;分析了加工误差对功率等分性能的影响。     

X波段速调管功率合成输出结构研究(TE01模输出窗设计)

在对X波段高峰值功率微波源迫切需求的牵引下,该文为X波段高峰值功率速调管功率合成输出结构设计了一个工作在9GHz的TE01模输出窗,输出窗相对带宽大于7%,通带内插入驻波比小于1.2.此外,该文还建立了TE01模输出窗窗片稳态温度分布的计算方法.理论分析表明,该输出窗传输50MW的高峰值功率不会由于温升而出现窗片的破裂.     

非线性介质膜波导中高阶TE模的色散特性

用微扰方法对非线性波动方程求解,导出了各阶近似下非线性介质膜波导中高阶TE模的色散方程和截止波长。研究了高阶TE模的色散特性。计算结果表明,具有功率激发阈值的高阶模的一个传播功率可能对应两个不同的传播常数,具有光学开关的特性。     

光子晶体粗波分-模分混合复用/解复用器

提出了一种基于光子晶体的粗波分-模分混合复用/解复用器,可在光子晶体上实现波分-模分的一体集成.根据时域耦合模理论,该器件采用点缺陷微腔和波长选择反射微腔的结构实现滤波.根据横向耦合模理论,利用非对称平行波导的结构实现模式转换.应用时域有限差分法对其性能进行分析,仿真结果表明,该器件可以实现1 550nm TE0模、1 570 nm TE0模、1 550 nm TE1模和1 570 nm TE1模四个信道信号的复用和解复用,且具有较低的插入损耗(0.23 d B)和信道串扰(-15.21 d B),该器件在CWDM-MDM中有重要作用,对提升城域网的容量具有重要价值.     

一种X波段GW级TE21模耦合器的设计

针对目前高功率微波(HPM)传输与发射系统无法实现自跟踪的问题,引入TE21模耦合器,使HPM系统具备自跟踪能力。由于现有的TE21模耦合器应用到HPM中会面临功率容量的问题,为此设计一种X波段GW级TE21模耦合器,以探索其在HPM系统中的应用。仿真结果表明：设计的TE21模耦合器在9.0~10.0 GHz频率范围内,对TE21模的耦合度大于-0.5 dB,对TE11模的耦合度小于-40 dB,功率容量可达到GW量级。     

利用半导体可饱和吸收镜实现的全光纤被动锁模激光器

设计了包含半导体可饱和吸收镜(SESAM)、单包层高掺Yb增益光纤和光纤布拉格光栅(FBG)的全光纤激光器,实现了皮秒级,中心波长约为1064 nm,3 dB线宽约为0.4 nm,重复频率约为17.3 MHz的稳定的连续(CW)被动锁模脉冲输出。观察并分析了输出激光随抽运功率升高和降低的变化过程,升高过程中连续锁模启动时抽运功率阈值为50 mW,降低过程中能够实现稳定锁模的最小抽运功率为37 mW。随着抽运功率的加大,首先出现调Q现象。然后出现连续锁模,并伴有很小幅度的调Q现象。继续加大功率,脉冲会出现分裂;抽运功率越大,单脉冲分裂成的多脉冲越多,多脉冲调制越强。在较少脉冲演变为较多脉冲的过程中,会出现调制的不稳定性。当抽运功率足够大时.会出现多脉冲个数及峰值的不稳定现象。半导体可饱和吸收镜被动锁模会使输出激光谱线加宽,随着抽运功率的加大和锁模的加强,输出激光谱线逐渐加宽。随着脉冲分裂个数增多,单个脉冲脉宽变窄。在多脉冲调制阶段,外界微扰会对系统产生一定影响。     

激光二极管泵浦室温Tm,Ho:YLF微片激光器的实验研究

对激光二极管泵浦Tm，Ho：YLF平平腔微片激光器进行了实验研究。在室温下获得2μm连续激光输出，最大输出功率343mw，最大光-光效率为16．8％，斜率效率为21．8％。讨论了激光晶体的热效应以及激光模半径与泵浦光斑半径匹配对激光输出功率和输出光束质量的影响。     

单模光纤中模耦合微扰功率谱与偏振关系的研究

提出用测量光纤偏振耦合率来确定模耦合系数，从而得到耦合微扰功率谱与双折射关系。它给出了光纤拉制中微扰作用 的信息，是研制偏振光纤的一种有效方法。     

激光二极管泵浦室温Tm,Ho∶YLF微片激光器的实验研究

对激光二极管泵浦Tm, Ho∶YLF平平腔微片激光器进行了实验研究。在室温下获得 2μm连续激光输出,最大输出功率343mW,最大光- 光效率为16. 8% ,斜率效率为21. 8%。讨论了激光晶体的热效应以及激光模半径与泵浦光斑半径匹配对激光输出功率和输出光束质量的影响。     

降低光子晶体谐振腔Q值的方法分析

该文在分析计算金属光子晶体的正三角形晶格TE模式的色散特性、全局带隙分布图的基础上,针对金属光子晶体结构谐振腔Q值较高的问题,对降低光子晶体谐振腔Q值的方法进行了分析和设计。采用加载介质柱的混合结构和介质微扰两种方法分别对谐振腔的Q值进行有效的控制,并分析了两种方法对谐振腔模式选择性的影响。结果表明,两种方法都能在不改变谐振腔模式选择性和场分布的基础上有效降低Q值,而介质微扰的方法还同时清除了与TE04竞争的两种杂模,提高了模式选择性。     

Ka波段高功率基波回旋速调管高频系统研究

对Ka波段、工作模式为TE021,模的基波高功率回旋速调管的高频结构进行了研究.讨论了群聚腔两端突变对TE02模反射相位和幅值,以及绕射产生的TE01模的相位和幅值的影响;TE01模相干迭加效应和对TE02模场分布形式的影响,通过粒子模拟计算研究了最具破坏性的杂模.优化设计了腔体的尺寸,使得既降低了TE01模对工作模TE02模的影响又有效抑制了最具破坏性的杂模,并得到了34GHz的TE021模四腔回旋速调管放大器设计方案.PIC计算表明:在工作电压70kV,注电流20A,电子横纵向速度比为1.5时,中心频率33.97GHz,输出功率720kW,相对带宽1.5%,电子效率51.4%,饱和增益大干49.7dB.     

二维光子带隙结构圆波导特性的分析

利用CST微波工作室软件对二维光子带隙（PBG）结构圆波导的传播特性进行了研究。研究给出了PBG圆波导存在高次缺陷TM模的条件;证实了PBG圆波导不存在缺陷TE模,高次TEmax模有可能由于其场分布主要集中在缺陷区域而非常类似于缺陷TEml模（l〈n）,l与n之间的关系则与PBG圆波导的具体结构有关。并对本文的分析结果和计算方法进行了讨论。     

Ka波段TE_（01）模回旋速调管带新型渐变段输出腔设计

利用正余弦拟合的方法和半径渐变波导的耦合波理论,设计出一种Ka波段TE01模回旋速调管带该新型渐变段输出腔。通过Matlab数值计算和HFSS仿真优化,研究了该新型渐变段的传输参数、反射参数、对杂模的抑制等性能指标。仿真结果表明：在渐变段长度为80mm、口径由14mm变化到32mm的情况下,在33～35GHz的范围内该新型渐变的传输参数大于-0.016dB,反射参数小于-55dB,对TE02模的耦合为-25dB和对TE03模抑制在-55dB以下;而该输出腔的中心频率为34.075GHz,Q值为109.6,工作模式TE01模式的模式纯度大于0.94。     

棒和调制器的位置对Nd:YAG锁模激光器的影响

本文研究了激光棒和调制器在谐振腔中的位置对Nd:YAG激光器单模锁模输出的影响,并给出了获得稳定基模最大功率输出时,激光棒在谐振腔中的最佳位置区域.     

新型宽角度、低损耗三分支波导结构及其数值模拟分析

本文提出了一种新型的宽角度等功率分配三分支波导结构,此结构包含三个高折射率微棱镜.利用有限差分束传播法(FD-BPM)对此结构进行数值模拟,结果表明,输入功率可以在大分叉角情况下等分给三分支输出;分叉角为10°时,总的传输功率可达到80.27%.通过改变棱镜折射率,可以调节输入到中心波导和外分支波导中的功率百分比.     

Ku波段TM01模介质透镜加载天线

随着高功率微波技术的发展,适用于辐射高功率轴对称模的天线备受关注。基于一般圆锥喇叭天线多用于TE11模的辐射,对TM01的辐射存在缺陷,针对高功率、小型化、较高增益以及最大辐射方向在天线轴向的要求,提出一种多扇区介质透镜天线,介质采用扇形台阶的形式加载在喇叭天线口径的前端,可以进行相位补偿,并使得天线的方向性变好。利用HFSS仿真软件分析表明,所设计的Ku波段的透镜天线具有较好的方向性和增益。     

模式抑制器在Ku波段在线测量系统中的应用

在Ku波段低磁场相对论返波管中,由于阴极发射的角向不均匀性,产生的微波除了TM01模,还有主模TE11等其他微波模式。由于目前设计的圆波导耦合器只能测量TM01模式功率,其他微波模式存在会导致在线微波波形异常,给在线测量带来困难。本文设计了一种模式抑制器,其结构由5个腔组成。通过数值模拟和实测结果得出：TM01模在频率14.8~15 GHz衰减小于0.1 dB,而对其他模式,如主模TE11模式微波能够全反射。模式抑制器置于相对论返波振荡器(RBWO)与圆波导耦合器之间,实验观察在线输出微波与辐射场波形一致,微波功率符合较好。     

含负折射率光子晶体缺陷模偏振态的吸收特性

为了研究含负折射率掺杂光子晶体各缺陷模偏振态的吸收特性,引入复折射率并利用光学特征矩阵法进行分析,结果表明：杂质的消光系数对TE波和TM波的缺陷模均有影响,但对TE波的影响更为明显;当消光系数一定时,对TE波而言,中心波长相对较大的两个缺陷模透射峰值均随入射角的增加而迅速减小,而TM波的三个缺陷模透射峰均随入射角的增加而增加。利用这一特性可以设计双（多）通道光子晶体偏振滤波器。     

一种用于谐波倍增回旋放大器的耦合腔互作用电路

该文提出了一种用于回旋管放大器的新型耦合腔互作用电路模型。基于Ansoft HFSS高频计算软件,分析计算了矩形波导TE□10模输入,圆波导TE○01模输出模式转换系数随几何参数和工作频率的变化关系,讨论了结构变化对模式选择和抑制的作用。HFSS的模拟计算结果表明,对TE□10到TE○01转换,TE○01模能够稳定工作,且能量转换效率最大可以大于97%,－3dB带宽最大可以大于327MHz,是谐波倍增回旋行波放大器的一种可选输入耦合结构。     

1维方形掺杂光子晶体波导中缺陷模的色散特性

为了研究1维方形掺杂光子晶体波导中缺陷模的色散,采用特征矩阵的方法研究了1维方形掺杂光子晶体波导中TE波和TM波缺陷模的变化特征,得到了TE波和TM波的缺陷模随色散强度、色散厚度变化的结果。结果表明,色散强度和色散厚度都会对1维方形掺杂光子晶体波导中TE波和TM波的缺陷模产生明显的影响;利用TE波和TM波的缺陷模随色散强度、色散厚度的变化规律,可以有效地实现对1维方形掺杂光子晶体波导中TE波和TM波各传输模式的有效控制。