CN107910734A - 一种激光驱动的微波脉冲发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光驱动的微波脉冲发射装置，属于微波辐射技术领域，包括：脉冲激光器、聚焦透镜、真空腔体、金属片、玻璃窗口、金属线圈及匹配电阻；金属片安装在真空腔体内，且金属片与位于真空腔体外部的金属线圈的一端电性连接；金属线圈的另一端通过匹配电阻与大地相连；玻璃窗口固定在真空腔体的侧面，并使真空腔体处于密封真空状态；脉冲激光器和聚焦透镜均安装在真空腔体的玻璃窗口所在侧，且脉冲激光器发出的激光和聚焦透镜位于同一光轴上，脉冲激光器发出的激光通过聚焦透镜聚焦后，穿过玻璃窗口后进入真空腔体，并垂直入射到金属片的表面；该装置能够将激光能量转化为微波脉冲能量进行发射，具有实现方式简单，调节灵活的特点。
Description
技术领域
本发明属于微波辐射技术领域，具体涉及一种激光驱动的微波脉冲发射装置。
背景技术
微波脉冲是工业制造、科学研究以及国防军事等领域使用一种微波辐射，通常人们利用脉冲放电的方式驱动发射天线来产生微波脉冲辐射。传统的脉冲放电方式存在一些缺点，首先是产生大电流输出需要较为庞大的充放电装置如大电容组，造成系统体积较大，结构比较复杂，维护成本较高。其次实现传统的脉冲放电方式在实现瞬态高功率微波脉冲辐射上存在一定制约，通常驱动电流的脉冲宽度越短，其转换为微波辐射的瞬态功率越高。而脉冲充放电方式产生的电流脉冲宽度通常为纳秒量级，由于电子学技术瓶颈很难达到皮秒、飞秒量级的脉冲宽度，因此其瞬态输出功率收到一定限制。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种激光驱动的微波脉冲发射装置，该装置能够将激光能量转化为微波脉冲能量进行发射，具有实现方式简单，调节灵活，容易小型化的特点。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种激光驱动的微波脉冲发射装置，包括：脉冲激光器、聚焦透镜、真空腔体、金属片、玻璃窗口、金属线圈及匹配电阻；
金属片安装在真空腔体内，且金属片与位于真空腔体外部的金属线圈的一端电性连接；金属线圈的另一端通过匹配电阻与大地相连；
玻璃窗口固定在真空腔体的侧面，并使真空腔体处于密封真空状态；脉冲激光器和聚焦透镜均安装在真空腔体的玻璃窗口所在侧，且脉冲激光器发出的激光和聚焦透镜位于同一光轴上，脉冲激光器发出的激光通过聚焦透镜聚焦后，穿过玻璃窗口后进入真空腔体，并垂直入射到金属片的表面。
进一步的，还包括转轴；两个以上金属片沿周向固定在转轴上；转轴固定在真空腔体内，且转轴能够绕其轴线进行转动；金属片通过转轴与位于真空腔体外部的金属线圈的一端电性连接。
进一步的，所述脉冲激光器采用皮秒激光器、纳秒激光或飞秒激光器，通过调节发出的激光脉冲的宽度和能量来控制金属片上产生的脉冲电流的波形和强度，进而控制所述微波脉冲的发射效率及发射频谱。
进一步的，通过改变金属线圈的尺寸或匝数来改变微波脉冲的发射效率及发射频谱。
进一步的，通过改变金属片的材料来改变金属片上形成脉冲电流的波形和强度，进而改变微波脉冲的发射效率及发射频谱。
进一步的，所述金属片的材料采用铜、铁、金、钛或铝。
有益效果：本发明通过脉冲激光辐照金属片可以产生瞬态强电流脉冲，并利用该电流脉冲驱动金属线圈从而将瞬态激光辐射转换为微波脉冲辐射，可实现瞬态高功率微波脉冲辐射；且通过调节脉冲激光器发出的激光的脉冲宽度和能量或者更换不同材料的金属片，可以改变金属片上产生的脉冲电流的波形和强度；进而改变微波脉冲的发射效率及发射频谱；通过更换不同的尺寸或匝数的金属线圈，也可以改变微波脉冲的发射效率及发射频谱；实现微波脉冲的可变频；该技术基于现代成熟激光技术，装置结构简单，维护方便，容易小型化。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
图2为本发明金属片的结构示意图。
其中，1-脉冲激光器，2-聚焦透镜，3-真空腔体，4-金属片，5-玻璃窗口，6-真空电连接插头，7-金属线圈，8-匹配电阻，9-大地，10-转轴，11-导线。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种激光驱动的微波脉冲发射装置，参见附图1，包括：脉冲激光器1、聚焦透镜2、真空腔体3、金属片4、玻璃窗口5、真空电连接插头6、金属线圈7、匹配电阻8、转轴10及导线11；
两个以上金属片4沿周向固定在转轴10上；转轴10固定在真空腔体3内，且转轴10能够在电机的作用下绕其轴线进行转动；转轴10通过导线11与固定在真空腔体3侧面的真空电连接插头6的一端电性连接，真空电连接插头6的另一端与位于真空腔体3外部的金属线圈7的一端电性连接；金属线圈7的另一端通过匹配电阻8与大地9相连；固定在转轴10上的两个以上金属片4可以是相同材质的金属片，也可以是不同材质的金属片；采用该种结构以方便金属片的更换。
玻璃窗口5固定在真空腔体3的侧面，并保证真空腔体3处于密封真空状态；脉冲激光器1和聚焦透镜2均安装在真空腔体3的玻璃窗口5所在侧，且脉冲激光器1发出的激光和聚焦透镜2位于同一光轴上，脉冲激光器1发出的激光通过聚焦透镜2聚焦后，穿过玻璃窗口5后进入真空腔体3，并垂直入射到其中一个金属片4的表面；
金属片4经过激光的辐照后，金属片4上形成脉冲电流，所述脉冲电流依次经过导线11、真空电连接插头6、金属线圈7及匹配电阻8后流入大地9，真空电连接插头6用于将所述脉冲电流从真空腔体3内导出到金属线圈7；所述脉冲电流经过金属线圈7时，产生微波脉冲，进行发射；通过更换不同的尺寸或匝数的金属线圈7时，可以改变微波脉冲的发射效率及发射频谱；
其中，参见附图2，两个以上所述金属片4的材料和形状可以相同，也可以不同，材料采用铜(Cu)、铁(Fe)、金(Au)、钛(Ti)或铝(Al)，形状为圆形、长方形、方形或其他形状；通过更换不同材料的金属片4，可以改变金属片4上形成脉冲电流的波形和强度，进而改变微波脉冲的发射效率及发射频谱；
所述脉冲激光器1采用皮秒激光器、纳秒激光或者飞秒激光器，通过调节发出的激光的脉冲宽度和能量来控制金属片4上产生的脉冲电流的波形和强度；
在本实施例中，金属线圈7为圆形线圈，匝数为5；金属片4为8个，形状为长方形；
工作原理：脉冲激光器1发出的激光通过聚焦透镜2聚焦后，穿过玻璃窗口5后进入真空腔体3，并垂直入射到一个金属片4的表面；该金属片4经过激光的辐照后，金属片4上形成脉冲电流，脉冲电流依次经过导线11、真空电连接插头6、金属线圈及匹配电阻8后流入大地9，脉冲电流经过金属线圈7时，产生微波脉冲；
当激光多次辐照该金属片4后，对该金属片4造成辐射损伤后(即打穿金属片4)，通过旋转转轴10，依次让不同的金属片4接受激光辐照，产生微波脉冲；
通过调节脉冲激光器1发出的激光的脉冲宽度和能量或者更换不同材料的金属片4，可以改变金属片4上产生的脉冲电流的波形和强度；进而改变微波脉冲的发射效率及发射频谱；通过更换不同的尺寸或匝数的金属线圈7，也可以改变微波脉冲的发射效率及发射频谱；实现微波脉冲的可变频。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种激光驱动的微波脉冲发射装置，其特征在于，包括：脉冲激光器(1)、聚焦透镜(2)、真空腔体(3)、金属片(4)、玻璃窗口(5)、金属线圈(7)及匹配电阻(8)；
金属片(4)安装在真空腔体(3)内，且金属片(4)与位于真空腔体(3)外部的金属线圈(7)的一端电性连接；金属线圈(7)的另一端通过匹配电阻(8)与大地(9)相连；
玻璃窗口(5)固定在真空腔体(3)的侧面，并使真空腔体(3)处于密封真空状态；脉冲激光器(1)和聚焦透镜(2)均安装在真空腔体(3)的玻璃窗口(5)所在侧，且脉冲激光器(1)发出的激光和聚焦透镜(2)位于同一光轴上，脉冲激光器(1)发出的激光通过聚焦透镜(2)聚焦后，穿过玻璃窗口(5)后进入真空腔体(3)，并垂直入射到金属片(4)的表面。
2.如权利要求1所述的一种激光驱动的微波脉冲发射装置，其特征在于，还包括转轴(10)；
两个以上金属片(4)沿周向固定在转轴(10)上；转轴(10)固定在真空腔体(3)内，且转轴(10)能够绕其轴线进行转动；金属片(4)通过转轴(10)与位于真空腔体(3)外部的金属线圈(7)的一端电性连接。
3.如权利要求1或2所述的一种激光驱动的微波脉冲发射装置，其特征在于，所述脉冲激光器(1)采用皮秒激光器、纳秒激光或飞秒激光器，通过调节发出的激光脉冲的宽度和能量来控制金属片(4)上产生的脉冲电流的波形和强度，进而控制所述微波脉冲的发射效率及发射频谱。
4.如权利要求1或2所述的一种激光驱动的微波脉冲发射装置，其特征在于，通过改变金属线圈(7)的尺寸或匝数来改变微波脉冲的发射效率及发射频谱。
5.如权利要求1或2所述的一种激光驱动的微波脉冲发射装置，其特征在于，通过改变金属片(4)的材料来改变金属片(4)上形成脉冲电流的波形和强度，进而改变微波脉冲的发射效率及发射频谱。
6.如权利要求1或2所述的一种激光驱动的微波脉冲发射装置，其特征在于，所述金属片(4)的材料采用铜、铁、金、钛或铝。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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