1.3 GHz 9-cell高性能超导腔高阶模耦合器电磁及热分析研究

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作者 王子晗 潘卫民 +5 位作者 米正辉 翟纪元 贺斐思 沙鹏 王光伟 刘铭 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期62-68,共7页

中国科学院高能物理研究所于2023年6月完成了高品质因数1.3 GHz超导加速模组研发,在国际上率先实现了中温退火高品质因数超导腔模组技术路线。模组中集成了八只经过中温退火工艺处理的1.3 GHz9-cell超导腔,在模组的测试过程中超导腔的... 中国科学院高能物理研究所于2023年6月完成了高品质因数1.3 GHz超导加速模组研发,在国际上率先实现了中温退火高品质因数超导腔模组技术路线。模组中集成了八只经过中温退火工艺处理的1.3 GHz9-cell超导腔,在模组的测试过程中超导腔的高阶模耦合器温升异常,导致超导腔无法在高梯度下稳定工作。通过HFSS软件和CST软件中的微波仿真模块对高阶模耦合器进行电磁分析,再通过理论和Ansys Workbench软件对高阶模耦合器进行热仿真分析,并结合模组的高功率实验,找到了超导腔性能异常的原因,并对超导腔高阶模耦合器的冷却方式进行了进一步的优化,解决了模组中超导腔高梯度下的不稳定性。 展开更多

关键词 1.3 GHz 9-cell超导腔 高阶模耦合器 电磁分析 稳态热分析

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超导加速器CW模式的高阶模初步分析 被引量：3

2

作者 鲁向阳 金晓 +3 位作者 向蓉 吴文忠 林林 赵夔 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期466-468,共3页

超导加速器由于具有极高的Q值,因此表现出较强的腔束相互作用,尤其是在以CW模式运行下,严重时会产生束流崩溃(BBU)效应。德国TESLA式的9 cell超导串腔在束流负载为1 mA,束团重复频率为81 25 MHz情况下,对其高阶模的产生及相应的功率水... 超导加速器由于具有极高的Q值,因此表现出较强的腔束相互作用,尤其是在以CW模式运行下,严重时会产生束流崩溃(BBU)效应。德国TESLA式的9 cell超导串腔在束流负载为1 mA,束团重复频率为81 25 MHz情况下,对其高阶模的产生及相应的功率水平进行了分析。结果表明:对于该腔的主要高阶模,谐振偏差值在π/4以上,束流没有发生谐振,高阶模功率在mW量级。 展开更多

关键词 超导腔 高阶模 CW模式

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光纤激光器高阶模式对相干合成特性影响分析 被引量：3

3

作者 冯光 曹祥杰 +2 位作者 尚卫东 黄伟 郭占斌 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期555-557,560,共4页

为了分析光纤激光器中高阶模式对相干合成的影响,采用将光纤激光器的基模以及高阶模式近似表示为拉盖尔-高斯光束的线性叠加的方法,利用拉盖尔-高斯光束的传输特性,得到了当光纤激光器的输出光束包含高阶模式时,激光器阵列相干合成的远... 为了分析光纤激光器中高阶模式对相干合成的影响,采用将光纤激光器的基模以及高阶模式近似表示为拉盖尔-高斯光束的线性叠加的方法,利用拉盖尔-高斯光束的传输特性,得到了当光纤激光器的输出光束包含高阶模式时,激光器阵列相干合成的远场光强分布模型。同时以光纤激光器中输出混合模式为 LP_(01)和 LP_(11)以及输出混合模式为LP_(01)和 LP_(02)两种情况为例,分析了存在高阶模式的远场相干条纹的峰值功率和条纹对比度。结果表明,当光纤激光器中高阶模式为 LP_(11)模时,远场相干条纹的峰值能量随着 LP_(11)模的增加线性下降;当光纤激光器中高阶模式为 LP_(02)模时,远场相干条纹的条纹对比度随着 LP_(02)模的增加线性下降。 展开更多

关键词 激光器 光纤激光器 相干合成 拉盖尔-高斯光束 高阶模

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高阶模滤除法抑制蓝宝石光纤光栅反射谱带宽 被引量：2

4

作者 王艳红 王高 郝晓剑 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期3075-3078,共4页

蓝宝石光纤布拉格光栅在超高温恶劣环境下参数测试领域具有广泛的应用前景。但由于蓝宝石光纤本身的特性,不能支持单模传播,其反射谱带宽较宽,对测量精度造成了影响。利用光纤弯曲滤除高阶模的方法,使蓝宝石光纤实现基模传输。针对目前... 蓝宝石光纤布拉格光栅在超高温恶劣环境下参数测试领域具有广泛的应用前景。但由于蓝宝石光纤本身的特性,不能支持单模传播,其反射谱带宽较宽,对测量精度造成了影响。利用光纤弯曲滤除高阶模的方法,使蓝宝石光纤实现基模传输。针对目前商用的150μm芯径蓝宝石光纤,基于耦合模理论,通过一系列数值计算,得出了能够满足基模传输且不损耗基模能量的弯曲半径,并得出了弯曲半径与布拉格中心波长的漂移特性。通过数值计算和优化设计,在一定弯曲半径下,反射谱带宽可减小到3 nm。这一结果大大提高了蓝宝石光纤布拉格光栅传感器的测量灵敏度,为蓝宝石光纤光栅在高精度、超高温测试场合的使用提供了方法和理论依据。 展开更多

关键词 蓝宝石光纤布拉格光栅 耦合模理论 高阶模 反射谱 弯曲损耗

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磁绝缘线振荡器中高阶模式的3维数值模拟 被引量：3

5

作者 孙会芳 董志伟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期641-644,共4页

为了解高频MILO实验中高阶模频频出现的原因并考察其对MILO器件性能的影响,利用二次开发的3维全电磁粒子模拟程序KARAT对C波段MILO器件进行了模拟研究。在存在非对称激励的情况下由束波互作用可直接导致高阶模的产生,发现了可与实验中... 为了解高频MILO实验中高阶模频频出现的原因并考察其对MILO器件性能的影响,利用二次开发的3维全电磁粒子模拟程序KARAT对C波段MILO器件进行了模拟研究。在存在非对称激励的情况下由束波互作用可直接导致高阶模的产生,发现了可与实验中高阶模现象比拟的高阶模,并对其中频率为4.01 GHz的模式做出判定,认为此模式是由非对称的电子和场在互作用腔中相互作用产生的高阶TM11模,并经同轴线传输转化得来。对于频率为3.67 GHz和4.53 GHz的另两高阶模目前尚不能判断。 展开更多

关键词 磁绝缘线振荡器 高阶模 KARAT程序 非对称激励

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W频段高阶模宽带波导Y结环行器 被引量：1

6

作者 窦文斌 孙忠良 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1996年第5期397-399,共3页

基于电磁理论计算，发现在Ｗ频段存在环行方向一致的双高阶结谐振模，两模相互邻近，可以用来制成双频环行器，也可以调整环行器参数使两模部分重迭，得到宽带特性．本文给出的实验结果验证了理论预言．

关键词 毫米波 波导结环行器 高阶模 环行器

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椭圆光波导解析解及第一个高阶模的截止频率研究 被引量：7

7

作者 董建峰 聂秋华 《光通信研究》 1995年第3期35-39,共5页

本文对椭圆光波导进行了严格的求解，得到了模场的精确解析解，导出了模式特征方程，并且证明了圆光波导仅是椭圆光波导的一个特例。文中还对第一个高阶模的特征方程进行数值求解，得出不同椭圆度下的有效折射率与归一化频率的关系曲线... 本文对椭圆光波导进行了严格的求解，得到了模场的精确解析解，导出了模式特征方程，并且证明了圆光波导仅是椭圆光波导的一个特例。文中还对第一个高阶模的特征方程进行数值求解，得出不同椭圆度下的有效折射率与归一化频率的关系曲线及第一个高阶模的归一化截止频率随椭圆比的变化。 展开更多

关键词 椭圆光波导 特征方程 高阶模 截止频率

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带高阶模谐振腔反射器的过模高功率毫米波源

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作者 叶虎 陈昌华 +2 位作者 宁辉 宋志敏 李小泽 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期129-133,共5页

针对过模系数为2.3的高功率毫米波发生器设计了工作于高次模的谐振腔反射器.谐振腔反射器工作模式为TM035模式,在58～62 GHz频带内对TM01模式的反射系数大于0.9.运用2.5维全电磁粒子程序模拟分析了器件中束波相互作用过程,通过调整慢波... 针对过模系数为2.3的高功率毫米波发生器设计了工作于高次模的谐振腔反射器.谐振腔反射器工作模式为TM035模式,在58～62 GHz频带内对TM01模式的反射系数大于0.9.运用2.5维全电磁粒子程序模拟分析了器件中束波相互作用过程,通过调整慢波结构与谐振腔反射器间的漂移段长度得到了器件在570 kV,6.0 kA电子注量驱动下,在引导磁场为4T时,能辐射出功率1.06 GW、频率为60.2 GHz的毫米波,主要工作模式为TM01模,效率约为31％,起振时间为3.3 ns. 展开更多

关键词 高功率毫米波 高阶模 谐振腔反射器 过模

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高阶模补偿单模光纤色散技术研究 被引量：2

9

作者 吴维丽 邱琪 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期303-305,311,共4页

在分析计算高阶模色散特性的基础上 ,论述了利用高阶模大的负色散系数和色散斜率实现了对单模光纤补偿的可行性 ,着重研究了LP0 2 模作为高阶模色散补偿的性能 ,结果表明 ,高阶模色散补偿技术是一种高品质因素的补偿方案。最后设计了基... 在分析计算高阶模色散特性的基础上 ,论述了利用高阶模大的负色散系数和色散斜率实现了对单模光纤补偿的可行性 ,着重研究了LP0 2 模作为高阶模色散补偿的性能 ,结果表明 ,高阶模色散补偿技术是一种高品质因素的补偿方案。最后设计了基于LP0 2 模的高阶模色散补偿方案 ,并详细描述了模式转换器的工作原理。 展开更多

关键词 色散 色散补偿 高阶模 品质因素

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2-cell超导腔的高阶模分析

10

作者 徐文灿 朱凤 +6 位作者 金晓 全胜文 焦飞 鲁向阳 王桂梅 张宝澄 赵夔 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1735-1738,共4页

阐述了2-cell Telsa腔的设计。用3维程序HFSS分析了其高阶模的特点,给出了高阶模的主要参数频率、品质因数、分路阻抗以及模式的电场分布,并且π模的电场分布与Superfish的模拟结果相比较,两者是一致的。最后,简要分析了各高阶模对电子... 阐述了2-cell Telsa腔的设计。用3维程序HFSS分析了其高阶模的特点,给出了高阶模的主要参数频率、品质因数、分路阻抗以及模式的电场分布,并且π模的电场分布与Superfish的模拟结果相比较,两者是一致的。最后,简要分析了各高阶模对电子加速的影响,分析表明高阶模降低了电子加速效率和束流的稳定性。 展开更多

关键词 2-cell腔 高阶模 HFSS 电子加速

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SG—1FEL中的高阶模探讨

11

作者 孟凡宝 《电子技术参考》 1993年第4期54-58,共5页

关键词 自由电子激光 高阶模

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G.654.E光纤谱衰减性能测试研究

12

作者 杨郭杰 王震 +1 位作者 吴磊 薛鹏鹏 《现代传输》 2024年第3期27-30,共4页

本文讨论了光纤衰减的测量规范,并基于截断法测量G.654.E光纤的谱衰减。讨论了光纤中高阶模对测量准确性的影响,设计了几种高阶模滤除方式,应用于不同厂家的G.654.E光纤,最终提出较优的谱衰减测量方案。

关键词 谱衰减 G.654.E 截断法 高阶模

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合肥光源逐束团测量和横向束流反馈系统设计 被引量：10

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作者 王筠华 刘建宏 +5 位作者 郑凯 李为民 刘祖平 孙葆根 杨永良 周泽然 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期291-296,共6页

介绍了在合肥光源开展逐束团测量(横向和纵向)和横向束流反馈系统研究和研制的重要性,同时还介绍了设计思想。合肥光源高频频率为204 MHz,因此,系统至少需要100 MHz的带宽。还较详细地介绍了宽带部件和系统参数的选择原则。该系统不仅... 介绍了在合肥光源开展逐束团测量(横向和纵向)和横向束流反馈系统研究和研制的重要性,同时还介绍了设计思想。合肥光源高频频率为204 MHz,因此,系统至少需要100 MHz的带宽。还较详细地介绍了宽带部件和系统参数的选择原则。该系统不仅可用于研究由于高频腔中的高阶模和真空室的阻抗壁效应所引起的耦合束团不稳定性,而且还能抑制耦合束团不稳定性振荡、快速束流离子不稳定性和注入大幅度振荡等,从而将提高机器的运行性能。 展开更多

关键词 逐束团系统 耦合束团不稳定性 高阶模(HOM) 横向束流反馈系统 稳定模式

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TM310模的同轴谐振腔与波导孔耦合及场分布研究 被引量：10

14

作者 曹静 丁耀根 沈斌 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期1521-1524,共4页

该文研究了采用TM_(310)高阶模同轴谐振腔与波导孔耦合构成的多注速调管输出回路。从理论上阐述了调节该输出腔的外观品质因数的原理和方法,并利用三维电磁场软件CST进行了模拟验证,得到TM_(310)模场分布均匀的,具有较低外观品质因数的... 该文研究了采用TM_(310)高阶模同轴谐振腔与波导孔耦合构成的多注速调管输出回路。从理论上阐述了调节该输出腔的外观品质因数的原理和方法,并利用三维电磁场软件CST进行了模拟验证,得到TM_(310)模场分布均匀的,具有较低外观品质因数的同轴输出腔。 展开更多

关键词 多注速调管 孔耦合 高阶模TM310 场分布 外观品质因数

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介质谐振器天线研究进展 被引量：13

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作者 钟顺时 韩荣苍 +1 位作者 刘静 孔令兵 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期396-408,共13页

综述了介质谐振器天线技术三十多年来的主要研究进展.归纳了宽带/超宽带、圆/双极化、高阶模/高增益、毫米波设计及介质谐振器天线阵等方面的技术进展,也介绍了介质谐振器天线的特点与分析方法等.

关键词 介质谐振器天线 宽带/超宽带 圆/双极化 高阶模/高增益 毫米波天线 天线阵

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电感调谐的同轴谐振腔中TMs10模电场分布的研究 被引量：4

16

作者 曹静 丁耀根 +1 位作者 沈斌 古学春 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期1243-1246,共4页

圆柱型同轴谐振腔中的横磁模TMs10的电场分量沿圆周方向呈周期性均匀分布,电感调谐的圆柱型谐振腔的圆周边界不再规则,腔内场分布的均匀性遭到破坏。为了能准确描述场分布的情况,该文建立了不规则圆周边界的同轴谐振腔的物理模型,通过... 圆柱型同轴谐振腔中的横磁模TMs10的电场分量沿圆周方向呈周期性均匀分布,电感调谐的圆柱型谐振腔的圆周边界不再规则,腔内场分布的均匀性遭到破坏。为了能准确描述场分布的情况,该文建立了不规则圆周边界的同轴谐振腔的物理模型,通过理论分析得出了边界发生变化时同轴谐振腔中电场分布的变化规律。并通过三维电磁场软件进行了数值模拟,模拟结果与理论分析所得结论一致。 展开更多

关键词 多注速调管 同轴谐振腔 场分布 高阶模 复杂边界

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径向线馈电网络的模式转换与单模传输条件分析 被引量：4

17

作者 李相强 刘庆想 +1 位作者 赵柳 张健穹 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期553-558,共6页

在高功率径向线阵列天线的设计中,径向线内高阶模的产生过程分析及其抑制方法研究具有重要的意义。通过将模式匹配法应用到径向波导,给出了一种计算径向线馈电网络中模式转换的方法,以微波向内传输和微波向外传输的两种具体情况为算例,... 在高功率径向线阵列天线的设计中,径向线内高阶模的产生过程分析及其抑制方法研究具有重要的意义。通过将模式匹配法应用到径向波导,给出了一种计算径向线馈电网络中模式转换的方法,以微波向内传输和微波向外传输的两种具体情况为算例,对因耦合探针的插入引起的微波模式转化进行了定量的类比计算,得到了产生的微波模式阶数与探针个数的定量关系,并以此为基础分析给出了馈电网络中单模传输的必要条件。结果表明:为了保证径向线馈电网络的单模传输,在径向线的一定位置处可以插入的探针个数受上限和下限的双重制约,且在实际设计中应尽量选择限定条件的中间部分来确定阵列天线的布局。 展开更多

关键词 模式匹配法 高阶模 阵列布局 耦合探针 径向线

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磁绝缘线振荡器中模式竞争问题的数值模拟 被引量：5

18

作者 孙会芳 董志伟 杨郁林 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期303-306,共4页

为理解磁绝缘线振荡器(MILO)实验中频频出现的模式竞争问题,利用3维全电磁粒子模拟程序对C波段MILO的实验模型进行研究,探索各种非对称激励机制对产生微波模式的影响,结果显示:阴极电子随机发射、电压的慢上升前沿、较低的电压等因素都... 为理解磁绝缘线振荡器(MILO)实验中频频出现的模式竞争问题,利用3维全电磁粒子模拟程序对C波段MILO的实验模型进行研究,探索各种非对称激励机制对产生微波模式的影响,结果显示:阴极电子随机发射、电压的慢上升前沿、较低的电压等因素都可导致非对称高阶模式的产生,并使输出微波功率大大降低。模拟计算得出MILO中存在频率为3.6 GHz左右的基模和频率分别为3.7,4.1,4.6 GHz左右的3种高阶模式,与Karat计算结果基本一致。 展开更多

关键词 3维全电磁粒子模拟程序 磁绝缘线振荡器 高阶模 非对称激励 模式竞争

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大模面积双包层增益光纤优化设计 被引量：2

19

作者 金亮 徐莉 +3 位作者 张贺 邹永刚 丁晔 马晓辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期3051-3056,共6页

增益光纤的折射率和离子掺杂分布是决定光纤激光器输出功率和光束质量的重要因素,针对大模场光纤弯曲效应对模场面积和模场畸变的影响进行了数值分析,采用有限元方法计算了不同折射率和掺杂离子分布光纤的模场面积和增益系数。提出了高... 增益光纤的折射率和离子掺杂分布是决定光纤激光器输出功率和光束质量的重要因素,针对大模场光纤弯曲效应对模场面积和模场畸变的影响进行了数值分析,采用有限元方法计算了不同折射率和掺杂离子分布光纤的模场面积和增益系数。提出了高斯复合型折射率和掺杂离子分布的大模场增益光纤结构,该结构可有效提高增益光纤的增益系数和高阶模抑制系数,并具有较强的抗弯曲特性,较好的平衡了模场面积与抗弯曲特性的矛盾。根据计算结果设计了直径为65μm的高斯复合型折射率和掺杂分布的增益光纤,在波长为1.064μm的条件下,基模有效模面积达到1.17×103μm2,基模相对增益系数和高阶模相对抑制系数分别达到0.58和0.2088,有效地提高了光纤激光器和放大器的输出光束质量。 展开更多

关键词 高斯复合型分布 模场面积 相对增益系数 高阶模相对抑制系数

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掺杂分布对多模光纤放大器输出特性的影响 被引量：2

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作者 陈爽 冯莹 王玲 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期81-85,共5页

针对高功率多模光纤放大器中稀土离子掺杂分布和形状对系统输出特性的影响,本文进行了数学模拟和理论分析。根据多模掺杂光纤速率方程考虑了种子光端面激励特性,并对纤芯模式耦合系数矩阵进行了修正,建立了多模光纤放大器理论模型。通... 针对高功率多模光纤放大器中稀土离子掺杂分布和形状对系统输出特性的影响,本文进行了数学模拟和理论分析。根据多模掺杂光纤速率方程考虑了种子光端面激励特性,并对纤芯模式耦合系数矩阵进行了修正,建立了多模光纤放大器理论模型。通过对功率传输方程组的求解,数值模拟了不同激励条件下6种均匀和抛物线形掺杂的双包层掺Yb3+光纤接入放大器的输出特性。计算结果证明:不同激励条件下,掺杂离子分布对输出特性的影响存在差异;通过设计光纤内掺杂离子分布规律和形状能有效抑制放大器中的高阶模式,提高输出光的光束质量。 展开更多

关键词 高功率多模光纤放大器 理论模型 掺杂离子分布 高阶模

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