CN206532874U - 一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射装置，利用脉冲激光作为激励源，与金属靶材料相互作用产生强电流脉冲驱动发射天线产生电磁脉冲，实现光能向微波辐射能量的转换，从而获得比较稳定可靠的电磁脉冲辐射。同时脉冲激光轰击金属靶材料会产生等离子体喷射，同时在金属靶杆上产生瞬态电流脉冲，利用同轴线缆将电流脉冲引导到微波暗室，驱动发射天线发射电磁脉冲辐射。一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射装置，包括脉冲激光打靶系统和测试环境；其中脉冲激光打靶系统包括脉冲激光器1、聚焦透镜2、真空腔体3、金属靶4、玻璃窗口法兰6、真空电转接法兰7以及金属靶杆10；测试环境包括发射天线8和微波暗室9。
Description
技术领域
本实用新型属于高功率微波研究领域，尤其涉及一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射发生装置。
背景技术
目前现有的电磁脉冲辐射装置利用电子学系统将电能转换为电磁辐射能量发射。随着高功率激光技术的发展，人们发现脉冲激光与靶材料相互作用会产生强烈的电磁脉冲辐射，这种激光诱导产生的电磁脉冲辐射具有脉冲短、瞬态功率高、频谱宽的特点，通过控制激光脉冲的宽度可以获取频谱宽度、瞬态强度、频率不同的电磁脉冲辐射。然而这种激光产生的电磁脉冲辐射利用起来还存在一定缺陷。由于脉冲激光需要在真空环境下与靶材料相互作用产生等离子体的情况下激发电磁脉冲辐射。在真空金属腔体内，电磁脉冲会发生反射和干涉，并且在金属壁上激发感应电流形成二次电磁发射，因此腔体内电磁脉冲辐射模式比较复杂，并且电磁辐射场强度随机波动较大。另外激光与材料相互作用时伴随强光、强X射线脉冲等电离辐射，辐射场复杂，不利于进行微波辐射测试。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射装置，利用脉冲激光作为激励源，与金属靶材料相互作用产生强电流脉冲驱动发射天线产生电磁脉冲，实现光能向微波辐射能量的转换，从而获得比较稳定可靠的电磁脉冲辐射。同时脉冲激光轰击金属靶材料会产生等离子体喷射，同时在金属靶杆上产生瞬态电流脉冲，利用同轴线缆将电流脉冲引导到微波暗室，驱动发射天线发射电磁脉冲辐射。
一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射装置，包括脉冲激光打靶系统和测试环境；
所述脉冲激光打靶系统包括脉冲激光器1、聚焦透镜2、真空腔体3、金属靶4、玻璃窗口法兰6、真空电转接法兰7以及金属靶杆10；
所述聚焦透镜2放置于玻璃窗口法兰6前方，其中两者的距离为所述聚焦透镜2的焦距；
所述玻璃窗口法兰6和真空电转接法兰7设置在真空腔体3的外壁上；
所述金属靶4固定在金属靶杆10上，金属靶杆10安装在真空腔体3的内部；
所述脉冲激光器1发射的脉冲激光经聚焦透镜2聚焦后经过玻璃窗口法兰6 导入真空腔体3，并辐照在金属靶4上；
所述测试环境包括发射天线8和微波暗室9；其中发射天线8放置在微波暗室9的内部作为发射源；
所述同轴线缆5经过真空电转接法兰7将金属靶杆10与发射天线8连接起来，其中发射天线8被同轴线缆5传递来的由脉冲激光激励产生的电流脉冲驱动，从而发射电磁脉冲信号；
所述真空腔体3为球形、或柱形金属密闭结构；同时真空腔体3上设置有真空玻璃窗口法兰6和真空电转接法兰7，分别用来将脉冲激光导入到真空腔体 3内和将电流脉冲信号从真空腔体3的真空环境输出到微波暗室9的大气环境中。
所述金属靶4通过焊接或导电胶粘贴固定在金属靶杆10上。
有益效果：
1、本实用新型利用脉冲激光作为激励源，通过激光与金属靶材料相互作用产生电流脉冲，驱动发射天线产生电磁脉冲辐射；同时激光打靶系统与测试环境分离，可以将输出电磁辐射脉冲与靶场复杂的电磁辐射以及电离辐射环境有效分离，获得纯净稳定的电磁脉冲辐射。
2、本实用新型通过调节激光参数和金属靶参数，如靶材料或几何尺寸，能够获取不同强度和频段的电磁脉冲辐射。
附图说明
图1为本实用新型的电磁脉冲装置辐射装置应用示意图。
图2为本实用新型的电磁脉冲辐射装置中激光打靶部分的示意图。
1-脉冲激光器，2-聚焦透镜，3-真空腔室，4-金属靶，5-同轴线缆，6-真空玻璃窗口法兰，7-真空电转接法兰，8-发射天线，9-微波暗室，10-金属靶杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射装置，包括脉冲激光打靶系统和测试环境；
所述脉冲激光打靶系统包括脉冲激光器1、聚焦透镜2、真空腔体3、金属靶4、玻璃窗口法兰6、真空电转接法兰7以及金属靶杆10；
所述聚焦透镜2放置于玻璃窗口法兰6前方，其中两者的距离为所述聚焦透镜2的焦距；
所述玻璃窗口法兰6和真空电转接法兰7设置在真空腔体3的外壁上；
所述金属靶4固定在金属靶杆10上，导电性良好，金属靶杆10后端连接同轴线缆5，并被安装在真空腔体3的内部；其中脉冲激光与金属靶4相互作用会产生瞬态电流脉冲，电流脉冲由同轴线缆5经过真空电转接法兰7导入到微波暗室9内，激励发射天线8工作产生电磁脉冲辐射；
所述脉冲激光器1发射的脉冲激光经聚焦透镜2聚焦后经过玻璃窗口法兰6 导入真空腔体3，并辐照在金属靶4上；其中脉冲激光的入射角度可自由调节；
所述测试环境包括发射天线8和微波暗室9；其中发射天线8放置在微波暗室9的内部作为发射源；
所述脉冲激光打靶系统和测试环境在空间上相互独立；所述同轴线缆5经过真空电转接法兰7将金属靶杆10与发射天线8连接起来，其中发射天线8被同轴线缆5传递来的由脉冲激光激励产生的电流脉冲驱动，从而发射电磁脉冲信号；其中可以通过调节脉冲激光器1的输入功率和更换金属靶4的材料控制脉冲激光器1产生的激励电流脉冲的强度和波形，结合不同型号发射天线8，最终实现不同频段的电磁脉冲发射。
所述真空腔体3为球形、或柱形金属密闭结构；同时真空腔体3上设置有真空玻璃窗口法兰6和真空电转接法兰7，分别用来将脉冲激光导入到真空腔体 3内和将电流脉冲信号从真空腔体3的真空环境输出到微波暗室9的大气环境中。
所述金属靶4通过焊接或导电胶粘贴固定在金属靶杆10上。
此外，电磁脉冲辐射可以通过天线模型和电流模型加以定量计算。结合激光产生的电流脉冲与天线的远区场发射关系，可以计算出电磁辐射的发射分布。本实用新型以对称振子天线作为发射天线为例，激光产生的瞬态电流脉冲Ilas，在远场区发射的电磁波场强为：
其中Ilas为电流脉冲值，r，θ，分别是球坐标系的三个坐标分量，Eθ为电场强度在θ坐标方向的分量，是磁场强度在坐标方向的分量，k是电磁辐射波矢，η0为波阻抗。
当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射装置，其特征在于，包括脉冲激光打靶系统和测试环境；
所述脉冲激光打靶系统包括脉冲激光器(1)、聚焦透镜(2)、真空腔体(3)、金属靶(4)、玻璃窗口法兰(6)、真空电转接法兰(7)以及金属靶杆(10)；
所述聚焦透镜(2)放置于玻璃窗口法兰(6)前方，其中两者的距离为所述聚焦透镜(2)的焦距；
所述玻璃窗口法兰(6)和真空电转接法兰(7)分别设置在真空腔体(3)的外壁上；
所述金属靶(4)固定在金属靶杆(10)上，金属靶杆(10)安装在真空腔体(3)的内部；
所述脉冲激光器(1)发射的脉冲激光经聚焦透镜(2)聚焦后经过玻璃窗口法兰(6)导入真空腔体(3)，并辐照在金属靶(4)上；
所述测试环境包括发射天线(8)和微波暗室(9)；其中发射天线(8)放置在微波暗室(9)的内部作为发射源；
同轴线缆(5)经过真空电转接法兰(7)将金属靶杆(10)与发射天线(8)连接起来，其中发射天线(8)被同轴线缆(5)传递来的由脉冲激光激励产生的电流脉冲驱动。
2.如权利要求1所述的一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射装置，其特征在于，所述真空腔体(3)为球形，或柱形金属密闭结构。
3.如权利要求1所述的一种脉冲激光激励的电磁脉冲辐射装置，其特征在于，所述金属靶(4)通过焊接或导电胶粘贴固定在金属靶杆(10)上。
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