高功率高效率速调管输出耦合器的优化与设计

输出耦合器作为速调管关键部件,其性能直接关系到速调管的整体表现。然而,耦合器故障却是速调管及多种真空电子设备中最为常见的问题之一,特别是在高连续波功率运行场景下,这一问题更为突出。针对连续波650 MHz/800 kW高效率速调管,对输出耦合器进行优化设计,并在单注和多注速调管耦合器测试方面取得了重要突破:单注速调管输出耦合器在连续波模式下的测试功率已达到690 kW以上,为了进一步增加功率容量,采用T-bar结构过渡,并对耦合器进行优化设计,使陶瓷附近电场分布更均匀;而多注速调管矩形波导窗输出耦合器最高测试功率达到全驻波115 kW。此外,通过对耦合器的结构、材料以及散热方式进行分析与优化,积极探索提升耦合器功率容量的多种可能途径,进一步增强了速调管的稳定性和可靠性。

X波段三间隙耦合腔型输出回路间隙阻抗的模拟计算

本文基于理论分析和数值模拟,对一个X波段重叠模工作的三间隙耦合输出回路进行了分析计算。讨论了总间隙阻抗与群时延之间的关系以及回路的群时延对总间隙阻抗的影响。通过合理优化群时延曲线,该X波段三间隙耦合输出腔在三模重叠的情况下获得了1dB输出带宽大于14.5%(约1.3GHz)的结果。

输出耦合的复杂网络自适应牵制同步

针对输出耦合复杂网络的同步控制,提出一种自适应牵制控制方法以实现复杂网络同步.不同于现有同步控制方法,该方法利用节点输出变量构造同步控制器,只需控制网络中的部分节点就可根据同步误差自适应地调节控制器增益.利用Lyapunov方法给出复杂网络同步准则.最后对小世界网络和无标度网络进行数值仿真,结果表明文中所设计的同步方法能有效实现复杂网络的同步.

三间隙三模重叠耦合腔输出结构特性分析

讨论了三间隙耦合腔输出结构中各模式的谐振频率特性,分析了耦合系数对模式重叠过程的影响。以X波段为例,模拟计算了输出结构的群时延特性,研究了输出结构工作的稳定性。结果表明,在带内波动约1.7 dB的条件下,采用三模重叠,可获得6.61%的瞬时带宽,具有良好的稳定性。

考虑输出耦合时柔顺机构拓扑与压电驱动单元的优化设计

研究了柔顺机构拓扑优化与压电驱动单元位置和尺寸的最优设计问题,首先给出了多目标优化设计模型。在优化设计模型中不仅考虑了机构与驱动器的耦合,同时还考虑了机构柔度与刚度之间的协调问题和输出耦合的抑制策略与方法,在此基础上给出了机构拓扑、驱动单元的位置和尺寸的优化算法。最后,通过算例说明了该方法的正确性和有效性。

多输入多输出柔顺机构拓扑优化及输出耦合的抑制

多自由度柔顺机构在微动精密定位和精密操作等领域有广泛的应用,因而研究多自由度柔顺机构的拓扑优化方法就显得十分必要。给出了一种多输入多输出柔顺机构拓扑优化设计的新方法。首先,推导了描述多输入多输出柔顺机构柔性的互应变能公式和描述机构刚性的应变能公式,研究了抑制耦合输出的策略,进一步给出了描述输出耦合效应的计算公式,在此基础上建立了考虑抑制输入输出耦合效应时柔顺机构的多目标拓扑优化设计模型。其次,基于改进的优化准则法给出了优化模型的有效求解算法。最后,通过算例说明了该方法的正确性和有效性,研究结果表明,拓扑优化后柔顺机构可以按照预定的要求运动,其输出耦合现象得到了有效抑制。

速调管双耦合孔输出腔外观品质因数的计算

提出了一种采用散射参数S21曲线来计算速调管双耦合孔输出腔外观品质因数的方法。首先借助仿真软件CST-MWS模拟计算了Toshiba研制的速调管(E3736)的具有双耦合孔输出腔的外观品质因数,发现计算结果与文献数据一致;然后对中科院电子所研制的S波段、具有双耦合孔输出腔的外观品质因数进行了计算,结果与冷测数据吻合,从而证明了该方法的有效性。

三间隙耦合输出回路间隙阻抗频率特性的测量

从多端口微波网络等效的角度,讨论多间隙耦合输出回路间隙阻抗频率特性的测试问题,并以X波段三间隙耦合输出回路为例,分别从模拟测量和实际测量两个方面确定了其间隙耦合阻抗的频率特性,简化了测量过程,为三间隙耦合输出电路工程应用提供了有效的实验手段。

一类离散复杂网络混沌系统的输出耦合滑模同步控制

研究了一类离散的复杂网络的输出耦合滑模混沌同步控制问题,基于Lyapunov稳定性理论,得到了选取适当的控制律离散复杂网络是混沌同步的这一结论,数值仿真算例说明了该方法的有效性.

波导FEL振荡器的孔耦合输出特性

波长５００μｍ的远红外自由电子激光振荡器，是由平面被导和两个对称金属柱面镜组成的半封闭光腔．由于反射镜具有反射率，在下游镜的轴上开一个半径为Ｒｈ的圆孔来输出功率．孔耦合输出是一种简单、有效的输出方式，并可以广谱输出．缺点是抽取率随波长变化，计算很复杂．本文给出了用三维程序数值模拟结果．给出了腔内功率，输出功率，抽取率及腔镜边缘的衍射损失随小孔半径的变化．结果表明，选取适当的孔径，既可以有效地输出功率，又能保持较高的腔内功率和较纯净的腔模．

基于多目标优化理论的耦合无关恒压输出型LCC/S补偿感应电能传输系统

基于传统完全谐振参数设计方法的感应电能传输(IPT)系统只有在发射线圈和接收线圈完全耦合时才能表现出最佳性能。实际的IPT系统多为变耦合系统,耦合系数变化可能导致输出电压大范围波动和效率降低等问题。该文提出一种基于多目标优化理论的补偿拓扑参数设计方法,在耦合系数和负载变化的情况下仍然可以获得相对恒定的输出电压且能够高效运行。首先,利用基波近似分析法建立LCC/S补偿IPT系统的系统方程。其次,以补偿参数为优化变量,以减小输出电压波动、提升系统效率为优化目标,以电感最大通过电流、电容最大承受电压和零电压开关为约束条件建立多目标优化模型。然后,利用多目标粒子群优化(MOPSO)算法求解所建立的多目标优化模型,并得到Pareto最优解集。最后,根据实际需要,从Pareto最优解集中选择合适的补偿方案,并进行仿真分析和实验验证。实验结果表明,优化方案的电压波动率(VFR)约为传统方案的45%,且优化方案的最低传输效率(87.5%)仍大于传统方案的最高传输效率(86.3%)。该方法可用于优化满足耦合和负载无关恒定输出、高效率、零电压开关等特性的补偿拓扑。

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=76μm/20μm和g/2a=76μm/10μm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。

一类输出耦合复杂网络的同步控制

针对一类输出耦合复杂网络模型,基于网络外部同步思想,由构造Lyapunov函数的方法,得到复杂网络外部同步的条件,结果表明该类输出耦合复杂网络是外同步的,最后数值例子说明了该方法的有效性.

褶皱衍射光栅提升绿光量子点发光二极管的光耦合输出效率

为了解决绿光量子点发光二极管(QLED)基底模式陷入光问题,首先通过在柔性聚二甲基硅氧烷基底上蒸镀铝层,自发形成了准周期褶皱结构。这种简单、有效的方法可以制作大面积的褶皱结构,所制作的褶皱结构具有随机取向和宽周期分布的特点。然后,将褶皱结构作为外结构引入到QLED中,构筑了高效的绿光QLED。与参考QLED相比,褶皱QLED的外量子效率(EQE)从12.09%增加到16.06%,提升了32.8%;最大亮度从184600cd·m^(-2)增加到226500cd·m^(-2),在不改变发光峰位的情况下实现了基底模式陷入光的高效提取,为提升绿光QLED性能提供了一种新的选择。

光纤耦合输出半导体激光器的可靠性检测系统

介绍了一种光纤耦合输出半导体激光器的可靠性测试系统。该系统基于电导数原理,能够对光纤耦合输出半导体激光器的主要光电参数、电导数曲线以及电导数参数进行快速无损检测,具有体积小、成本低等优点。

基于观测器的一类输出耦合网络参数辨识

诸多复杂网络控制方法一般都是在网络节点动力学的参数已知的前提下提出的。然而实际工程中,由于节点系统的复杂性,它的某些参数难以测量或者确定,参数辨识问题一直是系统控制和同步领域中的重要课题。本文针对一类输出耦合复杂动态网络模型,提出一种基于观测器的网络节点未知参数辨识方法。基于网络外部同步思想构造响应网络,利用网络中可测的节点输出变量设计自适应控制器。根据Lyapunov稳定性定理推导出控制器所需条件,进而辨识出节点参数。最后,通过仿真验证本文方法的有效性。

高亮度半导体激光器无输出耦合镜光栅外腔光谱合束

宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术,实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出,输出光束质量与单个合束单元相当,而亮度和功率得到很大的提高。基于无输出耦合镜光栅外腔光谱合束结构,实现了单个半导体激光短阵列的光谱合束,分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量的特性,获得了70 A工作电流下40.8 W的连续输出功率,快轴和慢轴方向的光束质量分别为0.41 mm·mrad和9.16 mm·mrad(包含95%能量),相应的电光转换效率为38.4%,亮度高达67.90 MW/(cm^2·sr)。

节点含时滞的输出耦合复杂网络的自适应脉冲同步

针对节点含时滞的输出耦合动态网络模型,基于Lyapunov稳定性理论和时滞脉冲微分方程理论,设计了复杂网络同步自适应脉冲控制器,给出网络同步的充分条件,保证动态网络渐近同步于任意指定的网络中单独节点的状态,进而实现该网络的同步.理论推导和数值结果均表明该同步方法的有效性及可行性.

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.

输出耦合的复杂网络自适应脉冲同步

应用自适应脉冲控制策略实现输出耦合复杂网络的同步.通过构造Lyapunov泛函,设计合适的自适应脉冲控器,并利用脉冲微分方程理论,建立了网络的同步准则.该准则保证了动态网络渐进同步于任意指定的网络中的单独节点的状态.数值模拟表明所得控制器的有效性.