室温固态微波激光器研发与应用

微波激光因其极低的量子噪声特性,作为超低噪前置放大器和微波钟在无线通信、深空探测、导航和时频计量等领域都发挥了重要作用。文章详细介绍了微波激光器的基本原理和发展趋势,并基于典型的低温红宝石固态微波激光器研究进展,总结了低温固态微波激光器在低噪声微波放大、高稳定性微波本振和超灵敏顺磁共振三方面的应用优势。面对传统固态微波激光器所面临的低温工作环境问题,文章从微波激光形成机制创新和增益介质探索两个角度,叙述了近年来国内外为实现固态微波激光器在室温条件下运行所开展的研究工作,并对室温固态微波激光器的研究难点和未来发展趋势进行了探讨。

深空微波激光通信一体化技术现状及关键技术

深空飞行平台促进了深空微波激光通信一体化技术的快速发展,但受空间搭载条件的限制,深空飞行平台对通信载荷的集成化和综合化的需求愈加明显。综述了国内外深空微波激光通信一体化技术的发展现状,分析了深空微波激光通信一体化技术涉及的主要关键问题,指出了微波激光通信一体化技术的发展趋势。

天基激光微波混合馈电传输策略与可用度分析

随着甚高通量卫星系统的快速发展,信息传输速率已经达到太比特量级,现有的卫星通信系统主要以微波链路传输为主,难以支撑将航天器采集的数据及时回传至地面网络,因此,激光微波混合链路卫星通信系统成为发展趋势,研究微波激光混合链路传输的可用度成为关键问题。由于卫星通信系统可用度主要受卫星关口站所在当地天气因素的影响,卫星关口站建站位置的好坏直接决定了发送和接收卫星信号质量的好坏,同时也会影响资金投入以及安装、使用、维修是否方便等多个实际问题。文中根据实际应用需求,从自然因素和人为因素两方面对关口站选址进行了分析,并根据所选关口站站址,设计了各关口站所配置的链路功能,进而分析了激光微波混合馈电传输的链路可用度,为高速卫星通信系统关口站选址和馈电链路配置提供技术支撑。

微波辅助激光诱导击穿光谱增强大米中Cd发射强度的研究

食品安全问题已成为全世界关注的焦点,对食品中污染物的绿色检测方法有利于环境的可持续发展。以大米中重金属污染物Cd元素为研究对象,分别采用激光诱导击穿光谱(LIBS)和微波辅助激光诱导击穿光谱(MA-LIBS)对空白和实验室污染处理的大米样品进行检测,并选用CdⅠ228.802nm为分析线,探讨目标元素分析谱线等离子体发射强度的增强效果。同时,采用阳极溶出伏安法获取大米中Cd元素的真实含量。研究结果表明,对于实验室配制的浓度范围在2.16~13.69μg·g^(-1)的大米样品,LIBS仅能检测出其中大米Cd真实含量为13.69μg·g^(-1)的样品;而在同一实验条件下,MA-LIBS能检测出所有污染后样品中的Cd元素信号,并且与LIBS方法相比,Cd元素谱线发射强度增强了9~27倍,检测灵敏度提高了6.34倍。结果表明,采用MA-LIBS能有效地增强大米中Cd元素等离子体的发射强度并提高其检测灵敏度。

利用微波调制激光技术测速的实验研究

为了验证微波调制激光技术进行速度测量的可靠性,构建了一套通过微波调制激光技术测速的实验系统。利用激光作为载波,微波作为模拟调制信号对激光信号进行强度调制,光电探测器对信号光强度进行直接探测。利用射频电路,获得多普勒频移数据反演发射端和接收端相对运动速度。同时通过测量运动距离和时间计算平均运动速度,作为第三方数据,用于与微波调制激光技术测速的数据进行比较。理论分析了这套系统的原理并对其进行了实验验证。实验结果表明,利用微波调制激光技术测速的数据与第三方数据平均偏差小于2.0%,符合性好。

基于激光微波混合星间链路的导航星座网络优化方法

为满足空天信息传输容量快速增长的需求,针对未来卫星高速率大带宽的发展趋势,提出了基于激光微波混合星间链路的北斗导航网络优化方法。分析了混合链路在星间链路测距能力、路由收敛效率,并进行了仿真,验证了协同测距、协同管理方法在提升混合网络效率中的有效性。仿真结果表明:Ka频段激光协同测距时间相较传统微波网络短,定位精度因子(PDOP)最高值由3.4降低至2.3;混合网络路由收敛速度较单激光网络快,由41 s降至15 s左右。

微波调制激光测速的软件接收机研究

针对传统激光多普勒测速技术的局限性,使用微波调制激光的技术体制,构建了一套基于FPGA的软件接收机,用于微波调制激光测速系统中的信号跟踪,通过测量微波信号的多普勒频移来得出测速结果。使用DDS生成高精度的微波信号作为微波调制激光的信号源,开展了频率跟踪实验。实验结果表明,接收机的测速精度可达8.01×10-4m/s,速度测量范围可达0.008 5 m/s～22.6 km/s,每0.2 s即可获得一个测速结果,实现了高精度,高动态以及快速响应的激光测速。

宫颈糜烂患者经LEEP刀、微波或激光治疗后脱痂期出血原因及防治342例情况分析

目的分析宫颈糜烂患者经LEEP刀、微波或激光治疗后脱痂期出血的原因及防治方法。方法对2006年1月～2009年12月宫颈糜烂经LEEP刀、微波、激光治疗后脱痂期出血的342例患者进行随访观察与治疗。结果脱痂期出血与治疗方法、糜烂分型与分度、治疗时间的选择、是否有术前合并症及术后护理有关。结论针对脱痂期出血的相关因素选择科学、合理的治疗方案与护理措施可加快伤口组织愈合,减少创面出血。

基于双频脉冲激光器的距离多普勒探测

采用双频激光器产生的两个频率的脉冲激光作为载波,结合微波信号处理技术,进行目标距离和速度的探测.导出了探测信噪比与激光传输距离之间的关系,分析了双频激光脉冲宽度对多普勒探测的影响.应用微波提取差频信号的方法,对脉冲带宽和多普勒差频值之间进行了比较,分析了脉冲带宽可以包含多个多普勒门和脉冲带宽小于多普勒差频这两种情况下探测多普勒信号的方法.

激光辐射多功能集成防护镜光学特性与复合技术

为了对激光和微波辐射进行有效防护,研究了防激光-微波-激光探测告警一体化的多功能防护镜与复合技术,采用多功能防护材料与复合技术、夹层材料与真空热压复合技术、抗冲击防溅射眼防护技术、分体和组合式可调防护镜技术进行了多功能防护性能测试,以及环境适应性能、生物效应和工效学测试。介绍了多功能防护镜复合技术特征、光学特性和相关技术参量。结果表明,多功能防护镜的紫外辐射透射比为0.0003～0.0005;经环境试验并存放10年后的防护镜光密度相对偏差为0.0024～0.035;光密度非均匀性为0.00059～0.0011;0°～30°激光入射角光密度相对偏差为0.0061～0.012;不同偏振方向激光照射,0°～30°激光入射角光密度相对偏差为0.0019～0.014;激光辐照量为578.5mJ·cm^(-2)～2405mJ·cm^(-2),佩带防护镜的兔眼未见损伤。该防护镜各项性能指标符合设计和使用要求,并应用于科研、教学、生产、训练和医疗,起到了良好的防护效果。

激光辐射多功能集成防护镜

为了减少和避免激光和微波辐射眼损伤,设计研制了防激光、防微波、激光探测告警为一体的多功能防护镜。该防护镜由特定功能的光学部件和光电子模块组成,包括多功能复合防护镜片、镜架和激光探测报警系统。进行了多功能防护镜复合技术研究和防护性能测试。结果表明,该防护镜在激光波长532nm,1064nm,790nm,840nm的光密度为4.0～7.28;可见光积分透过率为18.7%;微波衰减大于20dB;报警系统在532nm,1064nm和840nm激光波长能提供自动检测和声光报警,报警器的探测灵敏度为10^(-7)/cm^2;该防护镜可承受1g质量、300m/s～400m/s速率的钢制球形破片的冲击;防护镜总质量小于200g,该防护镜防护波段宽、对激光和微波的衰减倍率高、防护角大、可见波段透光性好、可分体和组合使用、体积小、重量轻、便于佩戴、适用于个人佩戴防护和光电传感器的防护。在现代光学实验和各种激光与微波作业环境,以及反恐和公共安全中是不可缺少的防护器材。

星地激光通信可靠性保障技术研究现状

激光通信具有宽带宽、高数据速率、低功耗的特点,是未来实现星地大数据量信息交互的重要手段之一。然而,激光传输深受大气吸收和散射、大气湍流、以及背景光等因素的影响,其可靠性受到一定的挑战。本文从原理研究、地面验证及在轨试验等方面梳理星地激光通信可靠性保障技术的研究现状,总结各主要研究国家的技术发展路线。分析表明,未来星地激光通信可靠性保障技术将在进一步完善基于单链路的可靠性保障方法的同时,开展基于网络的保障方法研究及在轨试验。各项可靠性保障技术的发展,将大幅提升星地激光通信效率,进而推动天地一体化信息网络的发展。

面向空间信息网络的骨干接入一体化MEO卫星系统设计

以我国空间信息的应用需求为牵引,设计了一种系统管理简单、成本可控的空间光网络系统。该系统利用MEO卫星组成环形骨干光网络,兼顾微波接入功能,实现骨干接入一体化、激光微波混合化的空间信息网络系统,并对系统覆盖能力进行了仿真,同时结合GEO中继系统和LEO卫星系统的特点,提出分步建设思想,最终实现全球信息传输和应用的空间信息网络系统。

肝癌物理消融治疗的副反应与并发症分析

目的探讨肝癌物理消融治疗中的副反应与并发症及其预防措施。资料与方法216例原发性肝癌均行经导管肝动脉碘油化疗药乳剂栓塞(TOCE)治疗1～3次后再接受物理消融治疗,其中激光治疗75例,射频治疗68例,微波治疗73例;216例患者共行物理消融治疗457次,其中行1次者71例,2次者87例,3次者42例,4～7次者16例。结果所有患者术中均有不同程度出汗、肝区疼痛,少数出现脉搏缓慢。与射频有关的并发症包括肝包膜下血肿1例,膈肌穿孔并胸腔积液1例,肝脓肿1例;与微波有关的并发症包括肝功能严重受损1例,皮下组织烧伤坏死合并感染1例,穿刺针道种植1例;没有与激光有关的并发症。结论术中副反应主要与迷走神经反射有关。大多数并发症的发生与消融范围过大,损伤了周围正常组织有关。正确选择患者和消融方式、固定好消融针、术前预防用药等措施有望减少并发症发生。

微波与激光混合链路中继卫星动态调度快速启发式算法

针对微波与激光混合链路中继卫星系统实际应用中的动态变化,分析了混合系统动态扰动条件,依据中继卫星资源调度动态调整原则,研究了混合系统动态资源调度策略。以最大化调度任务优先级之和,以及扰动发生后对初始方案扰动变化最小为目标,建立了具有两级优化目标的混合系统动态调度模型。提出了动态插入快速启发式算法并对模型求解算法,算法包括直接插入任务操作、移动插入任务操作和删除插入任务操作。仿真结果表明与完全重调度的算法相比,动态插入算法的方案变化率平均降低了60.10%,且计算速度明显高于重新调度算法,能够有效解决混合链路中继卫星系统动态调度问题。

Ultra-Wideband Electromagnetic Radiation from GaAs Photoconductive Switches

The experiment results of ultrawide band electromagnetic radiation with DC biased GaAs photoconductive semiconductor switch combining double ridge horn antenna triggered by high repeat frequency femto-second laser pulse are reported.The GaAs switches are insulated by solid multi-layer transparent dielectrics and the distance of two electrodes is 3mm.The electrode material of the switch is ohmic contact through alloy technics with definite proportion of Au/Ge/Ni.This switch and double ridge horn antenna are integrated and the receive antenna is connected with the test instrument.From receiving antenna,ultra fast electrical pulse of 200ps rise time and 500ps pulse width is obtained,the repetition rate of the pulse is about 82MHz and the frequency spectrum is in the range of 4.7MHz～14GHz.The radiation characteristic of the ultrafast electrical pulse is analyzed.

多类扰动下微波与激光混合链路中继卫星动态调度问题研究

针对微波与激光混合链路中继卫星在执行初始调度方案过程中发生的各种动态扰动变化,分析研究各类扰动特点,把不同扰动下的动态问题归结为一类复杂约束下的任务插入问题。建立混合链路中继卫星动态调度问题的约束满足模型。提出基于启发式信息的动态调度算法对模型进行求解,基于初始调度方案的优良特性,极大降低动态调度复杂性。仿真结果验证了模型和算法的可行性,能够有效解决微波与激光混合链路中继卫星动态调度问题,对解决实际问题具有一定理论意义和现实意义。

星载主动遥感气溶胶-云参数技术需求与进展

面对越来越迫切的气象和气候预测及大气环境监测需求,利用主动星载仪器在全球范围内探测云和气溶胶参数成为快速发展的研究领域。相比被动遥感仪器,主动仪器可以获取云和气溶胶参数的垂直分布信息,这将在天气气候模式的改进方面发挥重要作用。通过云和气溶胶遥感需求分析,从雷达数据应用角度,首先介绍了数值模式对云和气溶胶的科学参数需求和定量需求,进一步分析了云和气溶胶联合观测的需求,以及星载微波激光雷达的探测特点;然后对国内外正在规划的星载云和气溶胶微波激光雷达探测任务进行了综述,包括仪器指标和数据产品设计;最后展望这一领域的应用前景。

无线输电技术的应用与展望

无线输电是一种通过不可见物理媒介的接触而进行电力传输的一种技术,文章介绍了无线输电技术的分类以及其应用。