0.24 THz带状注行波放大管交错栅慢波结构研究

大功率和宽频带是太赫兹放大器追求的两个核心指标,基于交错栅慢波结构的带状注行波管兼具两者,是一种非常有竞争力的太赫兹放大器.研究交错栅慢波结构的色散特性、耦合阻抗特性、传输反射特性以及注波互作用特性,通过优化结构参数以及引入介质衰减器,实现该管宽频带内的大功率稳定输出.仿真结果表明,该管在220～260 GHz的输出功率可达105 W以上.所做工作为研究宽频带和大功率太赫兹放大管奠定良好基础.     

基于电子学的太赫兹辐射源

随着太赫兹科学与技术的发展,太赫兹辐射源研究受到越来越广泛的重视.本文对近年来常见的基于电子学的太赫兹辐射源进行综述,包括基于新型慢波结构真空电子器件的仿真设计与实验结果、基于电子回旋谐振脉塞的太赫兹辐射源和基于史密斯-帕塞尔效应的太赫兹辐射源的国内外研究近况,以及基于类等离子体光子晶体的太赫兹辐射源和固态太赫兹辐射源.对太赫兹辐射源在无线通信、成像探测、光谱探测和生物医学等方面的应用进行了展望.     

太赫兹频率编码器

提出T形结构太赫兹频率编码器,其由初始相位值相同、相位灵敏度不同的4种同一形态、尺寸不一的T形编码超表面单元构成.利用预先设计的编码序列,实现对太赫兹波1 bit、2 bit编码和非周期太赫兹频率编码.无需重新设计编码器结构,仅通过改变工作频率,就可灵活控制反射太赫兹波的方向,理论计算与软件仿真结果吻合.提出的太赫兹频率编码器对反射太赫兹波主瓣能量具有很好的分散作用,能有效减少雷达散射截面.该器件在太赫兹波隐身中具有巨大应用价值.     

二维正方晶格光控太赫兹波调制器

提出了一种基于二维正方晶格光子晶体的光控太赫兹波调制器.该光子晶体调制器采用线缺陷和点缺陷组合的结构,通过在点缺陷处填充非线性介质砷化镓,使其成为光控可调谐光子晶体.当没有外加泵浦光时,点缺陷处存在缺陷模;当在缺陷处加一定光强和波长的光波时,缺陷处的缺陷模消失.基于这种机制,此器件可实现对某一波长的太赫兹波实现通、断调...     

基于光子晶体的太赫兹波波分复用器件的设计

设计了一种基于二维硅光子晶体的太赫兹波波分复用器件.该光子晶体器件采用点、线缺陷组合的结构,数对不同大小的点缺陷分别放置在线缺陷侧面的相应位置.根据描述谐振腔与波导之间耦合问题的耦合模理论,当太赫兹波在器件中传播时点线缺陷中的电磁波模式之间将发生相互耦合.基于这种机制.器件可以通过设置不同大小的点缺陷将相应谐振波长的太赫兹波下载下来.仿真结果表明,器件体积小巧、易于集成,信道平均间隔大约为0.5岬,并且各信道的下载效率均高于90%.     

8 mm带状注扩展互作用振荡器研究

研究了采用带状电子束的周期加载矩形扩展互作用振荡器,分析该结构的优点、色散特性和耦合阻抗,并利用模拟软件进行了冷腔分析。设计出了工作波长为8 mm的腔体结构,分析了工作模式为TM31模的场分布。按照冷腔设计结果进行了PIC粒子模拟,电压为19 kV、电流为3 A的带状电子束在纵向磁场为0.3 T的约束下与腔体中的TM31模电磁波互作用。模拟结果表明,电磁波的输出波频率为37.9 GHz,功率为3.5 kW,验证了在该结构中带状注与高次模互作用的设计思想。     

具有反射器的绕射辐射振荡器的模拟研究

分析了具有反射器的8 mm波段相对论绕射辐射振荡器,其高频系统为周期盘荷慢波结构,并且在电子注的输入端加有圆柱形同轴反射器。利用HFSS软件计算S11参数来确定反射器的结构尺寸。对该结构进行了PIC模拟,分析了该结构中注波互作用的非线性过程和反射器对该器件性能的影响。研究发现存在一个最佳反射器的位置,使注波互作用的效率高、频谱好。     

内嵌于多层封装基板的折叠波导慢波结构设计

提出了一种新型的内嵌于多层封装基板的折叠波导慢波结构。开展了此慢波结构的解析模型、色散特性和耦合阻抗、射频传输特性以及注—波互作用的研究。通过理论分析、数值计算和仿真优化得到了较好的结果。在W波段该结构呈现反射小、损耗低,易于加工等特点。在中心频率94 GHz处色散曲线较为平坦,耦合阻抗值在2Ω左右。同时,对低温共烧陶瓷的材料特性及加工工艺进行了研究,探讨了该结构实现加工的可行性。     

电子注激励石墨烯表面等离子体激元的研究

对垂直与平行运动电子注激励石墨烯表面等离子体激元进行了详细分析与对比。理论分析与数值计算的结果表明,电子注垂直激励时,石墨烯表面等离子体激元包含丰富的频率分量,沿传播方向衰减,并伴随有度越辐射;平行激励时,其工作频率可通过调节电子注能量或石墨烯化学势进行调谐,且沿传播方向没有衰减,没有渡越辐射。优化电子注能量与石墨烯化学势等参数可使电子注激励的石墨烯表面等离子体激元具有最大功率。电流密度大于500 A/cm2的直流电子注可与石墨烯表面等离子体激元发生注波互作用,从而对其进行持续地激励并放大。     

介质切伦可夫脉塞的线性理论

利用自洽线性场理论，在有无纵向引导磁场的情况下，分别分析了电子的三维扰动速度和三维扰动电流密度对介质切伦可夫脉塞注波互作用的影响，导出了其色散方程和注波互作用的同步条件，所得方程清楚地表明，其互作用不稳定性是由介质简慢波波导中的ＴＭ模与电子注模通过电子注耦合所致，并求得了电子注引起的频偏和波的增长率。     

105 GHz折叠波导EIO的研究和初步实验

采用折叠波导作为扩展互作用振荡器(EIO)的慢波谐振系统,对105 GHz EIO进行了系统的研究,包括慢波系统的色散特性和阻抗、起振电流随周期数的变化。设计了输出窗和电子枪结构,进行了PIC注波互作用模拟,EIO的模拟输出功率约26~50 W,频率约105.26~105.31 GHz。探讨了慢波系统的加工方式,加工了慢波系统、输出窗和电子枪结构,完成了初步试验,进行了相应的冷测和热测,测试了慢波系统的谐振特性、输出窗的传输特性以及电子枪发射性能和流通性。     

铂纳米线阵列电极对肼的电催化性能

以阳极氧化铝为模板,采用直流电沉积法制备了铂纳米线阵列电极。用扫描电子显微镜,X射线衍射等手段对铂纳米线阵列电极的形貌与结构进行了表征,同时应用循环伏安法和计时电流法测试研究了其对肼的电催化氧化性能.结果表明,铂能够在氧化铝模板孔洞中完整地沉积生长,且纳米线直径与氧化铝模板孔径一致,约为50 nm;铂纳米线阵列电极对肼有明显的电催化活性,且其催化活性与肼浓度及扫描速率有关,肼浓度越大,催化活性越高,当肼浓度为50 mmol/L时,电流密度可达48 mA/cm2,约是铂柱电极的3倍;扫描速率越快,电流密度越大,且与峰电流密度的平方根成正比.铂纳米线阵列电极对肼也具有良好的催化稳定性和耐受性.     

表面覆盖钛薄膜的纳米片状碳膜场发射特性(英文)

利用石英管型波等离子体化学气相沉积装置在Si衬底上沉积了纳米片状碳膜,然后采用电子束蒸镀方法在碳膜表面沉积了一层2 nm厚的Ti膜,并在高真空系统中测量了覆盖Ti膜前后的纳米片状碳膜的场发射特性.研究表明:覆盖Ti膜的纳米片状碳膜因表面生成碳化钛而改性,使得场发射特性得到改善;表面覆盖Ti膜后,阈值电场由2.6 V/μm下降到2.0 V/μm,当电场增加到9 V/μm时,场发射电流由12.4 mA/cm2增加到20.2 mA/cm2.     

新型金刚石薄膜场电子发射的特性

介绍了用微波ＣＶＤ法制备的一种新型低阈值电压大电流密度金刚石薄膜场发射冷阴极,阈值电压低于１．０９ Ｖ／μｍ,场发射电流密度高达４１８ ｍＡ／ｃｍ２,这是目前文献中报道的最好结果之一．文中还探讨了金刚石薄膜场电子发射机制．     

SOI基垂直入射Ge PIN光电探测器的研制

研制了在SOI衬底上工作于近红外波段的垂直入射GePIN光电探测器。采用低温Ge缓冲层技术,在超高真空化学气相淀积系统(UHV/CVD)上生长探测器材料。测试表明,器件的暗电流主要来源于表面漏电流,暗电流密度随着尺寸的增加而减小,在2V偏压时暗电流密度可达17.2mA/cm2;器件在波长1.31μm处的响应度高达0.22A/W,对应量子效率为20.8%。无偏压时,器件的响应光谱在1.2～1.6μm波长范围内观察到4个共振增强峰,分别位于1.25、1.35、1.45和1.55μm左右,峰值半高宽约为50nm,共振增强效应是由SOI衬底的高反射率引起的。采用传输矩阵法模拟的响应光谱与实验测量结果吻合良好。     

蜂窝式可替换塑性铰框架试件抗震性能

为避免在地震作用下梁柱翼缘相交处的焊缝发生脆性破坏,本文设计了一种蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点,并对基于此节点的4个不同蜂窝式耗能环尺寸的框架试件模型进行低周往复加载的ABAQUS有限元模拟和加载试验,分析各框架试件有限元模型和试验试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能等,研究蜂窝式耗能环的法向厚度和径向厚度对节点框架滞回性能的影响。结果表明：蜂窝式可替换塑性铰节点框架的滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力;等间距地增加蜂窝式耗能环阵列的径向厚度,可以提高蜂窝式梁柱节点框架的耗能能力和屈服后的变形能力;蜂窝式耗能环阵列法向厚度从H型钢梁腹板厚度增加到3倍H型钢梁腹板厚度时,蜂窝式梁柱框架试件的耗能能力显著提高。蜂窝式梁柱框架试件试验中蜂窝式耗能单元的破坏位置与蜂窝式梁柱框架试件有限元模型中应力分布较大的位置几乎完全吻合,符合实际情况。相较于传统钢结构梁柱抗震节点,蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点将梁柱焊缝处的脆性破坏转化为梁上特定位置的破坏,充分转移梁柱节点焊缝处的应力,蜂窝式可替换塑性铰节点保护了梁柱节点焊缝,能够有效实现塑性铰外移。蜂窝式可替换塑性铰节点有效减少梁柱节点焊缝开裂现象,降低钢结构在大震下发生焊缝开裂而倒塌的几率,易于模块化工厂加工,显著提高施工效率,便于消防管道、电缆等设施的转向和穿线。     

高功率微波空间功率合成方法研究

根据微波空间功率合成机理,分析了相控阵法、聚焦束法和交叉束法空间功率合成的特点,模拟计算了聚焦束和交叉束在远距离目标处的能量密度。结果表明空间功率合成能有效地增强远距离目标处的能量密度。     

高功率微波空间功率合成方法研究

根据微波空间功率合成机理,分析了相控阵法、聚焦束法和交叉束法空间功率合成的特点,模拟计算了聚焦束和交叉束在远距离目标处的能量密度。结果表明空间功率合成能有效地增强远距离目标处的能量密度。     

不同形貌MoS2电催化剂的制备及其析氢性能

为了提高二硫化钼催化水电解析氢的性能,采用钼酸铵和还原性磷钼酸铵(rPOM)两种不同的钼源,以硫代乙酰胺为硫源,制备片状和花球状两种形貌的MoS2电催化剂,并通过物理表征与电化学分析,考察了其水电解析氢的性能。结果表明:与片状MoS2相比,花球状MoS2具有较低的过电位(在交流密度为10 mA/cm2时的过电位为287 mV)和较小的Tafel斜率(96.2 mV/dec),经过2000圈循环后,花球状MoS2仅存在微小的电位衰减,展现出较好的稳定性和耐久性;而选用纳米尺度的rPOM作为模板得到的花球状MoS2,其尺寸小,易于暴露更多的终端硫原子,从而增加了催化剂活性位点数量,提高了本征催化性能。     

加腋梁式框支短肢剪力墙转换结构试验研究

为了研究框支短肢剪力墙加腋梁式转换层结构的抗震性能,分别对一榀框支短肢剪力墙加腋梁式转换框架及一榀相同尺寸的不加腋梁式转换框架进行了竖向荷载和水平低周反复荷载共同作用下的拟静力试验。试验表明:1)加腋梁式转换结构可明显增强支座区段的抗剪承载力,有效减小转换梁尺寸,且更易实现"强柱弱梁,强剪弱弯"的抗震设计原则;2)加腋梁式转换结构,只要设计合理,可以获得较好的抗震性能。