用于强激光靶耦合诊断的脉冲天线

惯性约束聚变(ICF)背景下的激光靶耦合过程产生大量电磁脉冲,对诊断设备的正常运行和测试数据的采集产生不良影响,严重时甚至损害诊断装置。介绍了强激光与金属靶相互作用过程中受激辐射产生等离子体的数学模型,模拟了盘锥脉冲天线的物理模型、三维增益等各项指标,并对打靶过程进行测量,得出电磁辐射电场值,并推导出其频域分布。实验结果显示,影响电磁辐射强度的因素有激光能量、激光打靶方式和入射方向等。对于平面靶,相同靶型和靶材质情况下,不同功率激光与平面靶相互作用发出的电磁脉冲具有相似的频谱和相同的特征频率。诊断结果为激光打靶产生电磁脉冲物理机制研究提供重要实验依据。     

纳秒激光耦合金属靶辐射电磁脉冲的实验研究

为了研究电磁脉冲(EMP)强度和分布与激光参量、靶体材料、结构等之间的关系,采用靶室内部的超小B-dot天线对强激光打靶过程中产生的电磁脉冲进行了测量,分析了不同辐射方位的脉冲强度,同时探讨了靶体支撑杆为绝缘体和导体两种情况下的电磁辐射行为。结果表明,不同方向和不同靶杆测得的电磁脉冲明显不同,如在法线方向的电磁辐射达到20V,导电靶杆最大达到22V的辐射,说明强激光打靶诱导的EMP具有很强的极化方向,并且在导体靶杆情况下,能够产生更强的电磁辐射。该研究有助于揭示激光打靶产生的EMP在靶室内部的传输极化特性以及其强度与靶杆导电性的关系。     

矩形磁控溅射靶电磁场分析及优化

对矩形溅射靶电磁场进行了仿真分析,优化设计,从而优化溅射靶表面电磁场分布,增大均匀沉膜区域范围,提高靶材利用率。     

强电磁脉冲对相控阵雷达损伤的仿真计算研究

针对雷电电磁脉冲、核电磁脉冲和高功率微波武器电磁脉冲等强电磁脉冲容易对雷达造成损伤的问题，根据脉冲防护要求所建议的雷电脉冲、核电脉冲以及非核电脉冲的参数，仿真水平距离上各种电磁脉冲产生的电磁场强分布和功率谱密度分布，分析天线对各种电磁脉冲的耦合特性，计算屏蔽设备对电磁脉冲的屏蔽效能，综合评估易损伤模块针对各种脉冲的响应特性和损伤效应，对雷达电磁脉冲防护设计有一定的指导意义。     

激光等离子体诱导靶上电势信号的振荡特性

纳秒脉冲激光烧蚀金属元靶产生等离子体,由于极少量速度较快的电子逃逸造成了等离子体区域出现微量剩余正电荷,并在周围空间激发电场.通过在靶上偏置负高压(0～1 000 V)研究了金属靶由于受等离子体作用而出现的电势变化.实验发现:靶上电势信号整体呈单峰分布,并在早期阶段(＜700 ns)出现强烈振荡现象,振荡频率(约40 MHz)不随靶偏置电压与激光能量发生变化.并首次对该振荡信号的产生机制进行了分析,认为靶上电势振荡是靶材偏置负压与等离子体中的净余电荷相互作用的结果.     

时域分析钢筋混凝土砖墙对电磁脉冲短径传播的影响

用时域有限差分法分析了钢筋混凝土砖墙对电磁脉冲传播的影响。考虑到天线对时域脉冲的滤波效应，分析的传播脉冲信号是从一个宽带圆锥柱形天线上数值生成的。计算结果给出了钢筋混凝土砖墙对脉冲信号传播的影响，包括辐射天线产生的脉冲波形的畸变效应、脉冲穿透钢筋混凝土砖墙时的场型分布、墙面对入射脉冲峰值的反射效应以及反射和透射脉冲的波形。     

高功率激光装置电磁环境研究进展

激光惯性约束聚变研究中,高功率激光器靶室中强激光-靶物质作用产生的高能电子的运动、X射线与周围物质作用产生的置换电流将激励出强电磁脉冲,场强幅值高达几万V/m,频率达GHz量级,能库等工作区域大电流、大电压的快速变化过程也将辐射电磁场,这些电磁脉冲对电子设备将产生各种电磁耦合效应,影响控制时序、测量数据的准确性,严重的甚至使仪器设备毁坏,这种电磁脉冲对生物组织具有损伤效应。本文详细介绍了国内外高功率激光装置电磁环境的理论与实验研究进展情况。     

碟片式激光烧蚀微推力器靶盘利用率优化

碟片式激光烧蚀推力器的总冲与靶盘上烧蚀点数量线性相关,提高靶盘利用率有利于在有限的靶面上得到更多的烧蚀点。为了优化靶盘利用率,文中首先对激光烧蚀微推力器进行了结构设计和分析,对靶盘上的烧蚀点分布问题进行了理论建模,提出了串珠法和套圈法两种分析方法,分别设计了圆圈路径、螺旋路径和六角密排三种实际烧蚀点分布方式。通过计算,分析比较了三种分布方式下,靶盘尺寸和烧蚀点尺寸对靶盘利用率的影响规律。结果表明,六角密排的靶盘利用率理论最高可达90.64%,圆圈路径和螺旋路径的靶盘利用率理论最高可达78.54%;靶盘利用率受到靶盘尺寸和烧蚀点尺寸的影响,靶盘尺寸较小时,圆圈路径的靶盘利用率相对较大,靶盘尺寸较大时,六角密排的靶盘利用率较大;三种分布方式各有特点,在应用上各有侧重。该研究为充分利用碟片式激光烧蚀推力器的靶盘提供了理论指导和设计参考,对推力器的工程化设计有一定借鉴意义。     

相对论激光-固体靶作用中超热电子能谱测量

报道了100TW超短脉冲钛宝石激光装置上相对论强度激光-固体靶相互作用中超热电子的能谱测量,获得了靶前法线和靶后激光传输方向超热电子能谱。在靶前法线方向,能谱呈单温类麦克斯韦分布,占主导地位的加速机制是共振吸收;靶后激光传输方向,在较低能段能谱呈类麦克斯韦分布,存在的加热机制是有质动力V×B加热,在较高能段能谱出现了高能尾部。对其形成原因进行了分析。     

强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究

采用喷砂、磨砂、镀金表面处理工艺得到了铝靶的激光能量耦合系数。从经典傅里叶热传导方程出发,建立了强激光辐照铝靶下铝靶温度场分布数值模拟理论模型。利用有限元软件,模拟计算了连续激光辐照下铝靶的温度场分布,给出了连续均匀光斑和高斯光斑辐照下,不同表面处理工艺的铝靶所对应的最大温升。开展了铝靶强激光辐照验证实验,利用热电偶实际测量得到了辐照激光光斑中心对应的铝靶背表面最大温升,该实验结果与计算结果吻合较好。对铝靶前表面的烧蚀形貌进行了分析,与理论计算的温度场分布情况相符合,验证了数值模拟的有效性。     

激光辐照飞行靶三维温度场数值模拟

以地基激光辐照飞行靶为研究背景,建立激光迎面辐照和横向辐照靶目标两种交汇场景,考虑激光辐照面域和功率密度分布随靶目标飞行的变化,求解激光辐照参数,建立热传导模型;利用有限容积法,得到飞行靶三维温度场的数值解,分析目标运动性对温度场分布的影响。不同于激光辐照静止目标,辐照参数变化对温度场分布有较大的影响:随着靶目标的飞行,辐照面积逐渐减小,平均功率密度逐渐增加,目标温升速率不断增加;光束与靶目标夹角的变化,引起光束强度空间分布的变化,从而影响温升区域的变化。     

缝隙单元的环型阵列天线研究

利用电磁场理论,对缝隙单元的环型阵列天线进行了研究,推导出此新型缝隙单元环型阵列天线的辐射方程、等效导纳方程、辐射倾角方程和反向激励分布方程。通过将这种新型环型缝隙天线应用在旋转信号测量领域,解决了旋转体信号测量产生的信号盲区和测量信号难以传输的难题,为实际设计、生产缝隙单元环型阵列天线提供了理论依据。     

表面波放电狭缝天线辐射电磁场的三维数值分析

针对平板型表面波放电等离子体源,建立了表面波放电狭缝天线辐射电磁波模型,对狭缝天线辐射电磁场分布进行了三维数值计算,并与表面波电磁场进行对比分析,讨论了平板型表面波放电机理。结果表明:整个狭缝天线阵激发的电磁场是每个狭缝天线激发电磁场的线性叠加;狭缝天线阵直接激发的电磁场强度在临近波导壁面处很大,并且随着空间距离的增大迅速衰减;狭缝天线阵直接激发和表面波的电场均远大于各自的磁场,分析电、磁场对带电粒子的力作用时可以忽略磁场力的作用;表面波电磁场远大于狭缝天线阵直接辐射的电磁场,强电磁场范围也远大于狭缝天线阵直接激发的强电磁场范围,等离子体有增强电磁场强度、扩大强电磁场范围的作用。     

旋转飞行靶激光辐照参数解析求解

激光辐照参数是研究激光对飞行靶目标毁伤效应的基础,主要包括辐照中心点位置、辐照面域和功率密度分布。以激光辐照水平匀速运动和抛物线运动的旋转圆柱体靶为背景,假定激光辐照飞行靶交汇场景,给出交汇目标参数,建立激光辐照交汇模型;推导出辐照中心点位置、辐照面域和功率密度分布等辐照参数的解析表达式。仿真结果表明:辐照参数是随靶目标飞行不断变化的量;激光功率密度分布为参数不断变化的三维椭圆形高斯函数;靶目标旋转会引起辐照中心点位置和辐照面域的变化,进而对温度场分布和激光毁伤效应产生一定的影响。解析求解结果为研究激光对飞行靶的辐照效应奠定了参数基础。     

调Q激光蒸发金属靶中快电子信号随光强的变化

本文叙述了调Q激光蒸发金属靶所产生的快电子信号随激光光强(5×107～2×109W/cm2)变化的实验测量,对实验结果进行了理论分析,并基于适当模型作了数值计算.通过实验值和计算值的比较和分析讨论,提出了快电子信号随激光光强度变化的物理机制.     

瞬态电磁脉冲能量传输特性的物理实质

根据矢量位方程,在均匀电流模型下,分别给出了圆形和方形单元天线轴线上电磁场分量的时域表达式以及能量密度的解析计算公式;用等腰梯形电脉冲给天线馈电,采用数值计算的方法分别绘出了圆形和方形天线轴线能量密度随距离的衰减曲线,瞬态电磁脉冲能量传输呈现三段式传输规律和慢衰减特性;通过对能量密度解析计算公式物理意义的讨论,给出了瞬态电磁脉冲慢衰减传输特性的物理实质解释;采用亚纳秒电子源给抛物面天线馈电,对抛物面天线轴线辐射电磁脉冲波形及能量作实验测试,实验测试结果与数值计算结果相符合。     

井筒套管对井间电磁成像测井信号传输的影响

通过模拟柱状三层介质中电磁波传播特性,得到了井筒套管对井间传输的电磁信号的影响。将发射天线看作位于无限长圆柱形井筒套管中央的垂直磁偶极子,井筒套管内外是分布均匀的柱状三层介质,把电磁场用磁赫兹矢量位表示,推导了各个区域的电磁场积分表达式,利用数值积分计算了不同情况下的电磁场分布,分析了井筒套管电导率(材料)、厚度及测井工作频率对井间电磁成像测井信号的影响。     

一种确定磁环天线最佳接收效益线圈参数的方法

研究了用于雷电测向的正交磁环天线(OMLA)的低频电磁脉冲接收特性,提出了一种确定磁环天线接收效益达到最佳时线圈参数的方法.实验通过测量不同参数磁环天线对低频电磁脉冲信号激励下接收到的感应电动势,分析了影响正交磁环天线接收特性的参数,包括线圈尺寸、匝数等.引入频率比例系数η、集肤效应损耗系数Kj和邻近效应系数Kx,理论...     

激光引导电磁脉冲的传播特性分析

为了克服现有高功率微波武器天线的不足,提出了一种用激光引导电磁脉冲(EMP)的思想,简单阐述了该思想的具体实现方法,根据其工作原理,建立了激光引导电磁脉冲的电磁模型,引入了矢量位函数,并结合边界条件导出了激光引导电磁脉冲传播的模式色散方程,给出了相应的近似解表达式.分析了激光等离子体通道周围为有耗气体媒质时激光引导电磁脉冲传播的一般模式,重点讨论了传播常数随等离子体参数和周围介质参数的变化.在特殊条件下,将文中导出的结果与文献所给出的结果对比,吻合较好.分析结果表明,通过控制等离子体的频率可以达到控制激光引导电磁脉冲传播特性的目的.     

光电自动报靶系统的设计与实现

为了解决人工报靶精确度低和存在安全隐患等问题,介绍了一种光电自动报靶系统的设计方案。该系统以由激光二极管构成的激光网络进行信号检测,当子弹上靶时会阻断激光网络中的两条相互垂直的光线,利用以单片机为核心的信号处理系统对这一信号进行处理能够精确得到弹着点的坐标和环数,并能大大减少错报和漏报的情况。该系统精度高、成本低、安全可靠,有较好的应用前景。