大功率射频板条CO_2激光器电极波导介质膜研究

针对高功率射频板条CO2激光器铜电极表面放电氧化、受射频放电的电子溅射,致使电极表面不光滑,辉光放电不均匀,光波导损耗严重等问题。利用Al2O3波导介质膜具有的反常色散效应、耐高温能力强的特点,采用磁控溅射镀膜技术对激光器电极表面先镀Al,而后阳极氧化获得Al2O3波导介质膜。分析了磁控溅射工艺对膜层结构的影响,测量了镀膜电极对CO2激光的反射率,并进行了放电实验检测。结果表明,溅射功率为250 W时可得到致密的镀膜层结构;厚度6μm的Al2O3薄膜,对波长10.6μm的CO2激光波导反射率最高达75%;电极镀膜后激光器输出功率在占空比为30%时为700 W,占空比为60%时达到了1300 W。     

计及UPFC的电力系统双线性抗差估计

统一潮流控制器（unified power flow controller ，UPFC）作为柔性交流输电系统（flexible AC transmission systems，FACTS）的重要组件之一，对电力系统安全稳定运行起着重要的作用，而对含有UPFC的电力系统进行有效的状态估计也是电力系统电力电子化的必然要求。对UPFC模型进行抗差状态估计虽然能够有效抑制坏数据，但是存在模型复杂，计算效率低等问题。文章基于新型UPFC拓扑模型，采用双线性方法对含该UPFC的电力系统进行抗差状态估计。该方法通过选取有效的中间变量，对电力系统和UPFC组件的非线性量测方程进行分步线性化处理，在保证计算结果误差水平处在同一量级，能够工程应用的前提下，有效提高了状态估计的计算效率。对修改后的IEEE标准系统和南京西环网实际系统进行仿真测试，通过与WLAV测试结果对比，在保证相应精度的前提下，获得接近加权最小二乘法（weighted least squares，WLS）的计算速度，验证了本文方法的有效性和实用性。     

羰基铁材料太赫兹光谱研究

为了评估羰基铁材料在太赫兹波段的屏蔽性能,采用太赫兹时域光谱技术分别对参考样品、0.5 mm羰基铁样品和1mm羰基铁样品进行了透射光谱测量。分析表明,随着羰基铁样品厚度的增加,太赫兹时域光谱脉宽增加、峰值减小,频域光谱范围减小。羰基铁样品的最大屏蔽效能为66 dB左右。0.5 mm和1 mm羰基铁样品的屏蔽效能大于60dB的区间分别是0.76 THz～1.46THz和0.49THz～1.48THz。     

光泵气体THz激光器金属网栅输出耦合镜设计

为追求光泵气体THz激光器更高的输出功率和更好的光束质量,设计制作了金属网栅输出耦合镜,金属网栅输出耦合镜相比传统的小孔输出镜具有很多优势。详细描述了金属网栅输出耦合镜的结构,研究了金属网栅的理论模型。选择g/2a=76 ?m/20 ?m和g/2a=76 ?m/10 ?m这2组参数制作了金属网栅输出耦合镜,利用远红外傅里叶光谱仪对其THz波段的透过率进行测试,根据计算仿真得到结论：随着金属网栅线宽2a的增大,金属网栅的THz辐射透过率增大。     

基于二氧化钒薄膜的太赫兹开关器件

二氧化钒(VO2)作为一种优质的光电功能材料一直备受人们的关注,在信息存储、光调制器、太阳能电池、光电探测器等方面有着重要应用。采用磁控溅射及原位退火氧化的"两步法"制备了VO2薄膜,并对其进行晶态、形貌表征。设计并搭建VO2薄膜热致相变实验系统,研究了VO2薄膜在变温条件下对2.52 THz辐射的开关特性。结果表明,VO2薄膜样品为多晶态,具有明显的太赫兹调制效果,可以实现对2.52 THz波的调制,并可作为太赫兹开关/调制器件的功能材料。     

泵浦激光频率漂移对光声稳频信号的影响

在CO2激光泵浦的气体太赫兹源中,泵浦激光的频率稳定性控制问题十分关键。针对基于光声效应的泵浦源稳频技术,理论分析和数值模拟了光声信号的探测条件(光声腔内气压、传声器灵敏度等)对微弱光声信号检测的影响,进而对探测条件进行了优化。在此基础上,进一步分析了泵浦激光频率在气体吸收谱线中心频率附近漂移时光声信号的变化规律。结果表明:在实际工作中,为了实现高精度的稳频,需要将光声腔的气压控制在低压范围内,并采用高灵敏度的光声传感器;当泵浦激光频率产生漂移时,利用探测到的微弱光声信号通过反馈系统可以精确地改变激光器的腔长,以实现高精度的光声稳频,且频率漂移范围可控制在MHz量级以内。     

POSS改性聚亚苯基硅氧烷的合成与表征

以α,ω-二羟基聚（四甲基对硅亚苯基）硅氧烷为起始原料,分别与1,4-双（甲基氯硅基）苯和甲基二氯硅烷反应,合成了两种带硅氢基的聚亚苯基硅氧烷P1和P2;然后,再与烯丙基七戊基低聚倍半硅氧烷（烯丙基七戊基POSS）进行硅氢加成反应,引入POSS侧基,合成了POSS-P1和POSS-P2。经^1H NMR和^29Si NMR分析证实得到了目标产物;GPC分析表明,两种聚合物经POSS改性后摩尔质量均增大,摩尔质量分布变宽;DSC和TGA分析表明,两种聚合物经POSS改性后熔点分别提高8.4℃和10.6℃,热质量损失率达到5%时的温度分别提高197℃和162℃,且均在400℃以上。     

基于太赫兹时域光谱技术的水蒸气传输特性研究

为了评估太赫兹波在空间通信、雷达、遥感等方面的潜在应用,需要研究太赫兹波在大气中的传输特性。由于0.1～2 THz的太赫兹波在大气中传输的主要衰减来自水蒸气,采用太赫兹时域光谱技术(THz Time-Domain Spectroscopy,THz-TDS),在2 m长的太赫兹传输行程中对不同湿度的空气进行了透射光谱测量,获得了水蒸气在0.1～2THz频率范围内的吸收谱、传输率和弱衰减窗口。     

3kW射频板条CO2激光器抛物面非稳波导腔研究

为了提高传统球面镜腔3kW射频板条CO2激光器光束质量,设计了新型抛物面镜负支非稳-波导混合腔;结合标量光束的瑞利-索末菲衍射理论与特征向量法,研究了大菲涅耳数下镜面类型对非稳波导混合腔光场传输特性的影响;利用矩形波导理论、1维近似分析得出了波导传输损耗及偏振情况。结果表明,将非稳方向输出镜和尾镜改为与光轴交点处曲率半径为R1=951.32mm和R2=1088.68mm的抛物镜面,能够避免尾镜漏光,可有效改善模式鉴别特性;常用波导电极镀膜材料中,镀铝电极内波导方向传输损耗最小,传输光场为x偏振的EH1模。采用电极镀铝的抛物面非稳波导腔能够降低损耗、提升光束质量。     

复合型金属网栅耦合输出镜

复合型金属网栅耦合输出镜是大功率光泵THz激光器的关键元器件之一,对激光器的输出功率和光束质量至关重要.研究完善了复合型金属网栅耦合输出镜的理论模型,提出反射率,透射率和损耗的计算和评估方法.设计并制作出2.52 THz波段,反射率透射率为(70%/11%)和(87%/4%)的两种耦合输出镜,对CO2泵浦激光的反射率达95%以上.为大功率光泵THz激光器的开发提供了理论和技术支持.