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物电论坛775期:微波等离子体和电磁波荡器

微波等离子体和电磁波荡器
常超 教授
摘要:高功率微波(HPM)在科研、民用和国防领域具有非常广阔的应用前景。HPM 具有瞬时高峰值功率达到数十亿瓦、脉宽从几十至数百纳秒的特点,HPM 微波产生系统只能运行在真空状态,输出窗是 HPM 系统隔离真空工作环境与外界大气、辐射微波的关键部件。数十亿瓦的高功率微波传输通过输出窗时,微波强电磁场使得输出窗真空侧发生击穿,并带来微波强反射和传输突然截止、伴随强烈可见光,击穿导致窗材料永久性破坏和失效,限制了 HPM 系统的最大辐射功率。随着 HPM 技术向高峰值功率、长脉冲和高重复率发展,强电磁场击穿已成为限制 HPM 系统功率容量的主要因素,是 HPM 技术进步面临的巨大技术挑战之一。探究强电磁场击穿机理,提出有效抑制击穿的方法是应对挑战的必由之路。HPM 输出窗真空侧的击穿主要是由二次电子倍增触发,在介质表面释放气体层中产生等离子体电离雪崩放电,导致微波传输截止;输出窗的大气侧在大气等离子体紫外辐射诱导的光电子作用下,形成空间电荷鞘层,加速了沿面放电。团队提出周期性表面和谐振磁场两种有效抑制倍增、提高窗真空侧击穿阈值的方法,并通过实验证实该方法显著抑制倍增、提高击穿阈值。电磁波波荡器具有扭摆电子周期短、快速调节扭摆强度及极化的能力。团队研究了基于 HE11模式的圆极化 HPM 微波波荡器内的电子动力学,实验验证了 HPM 将电子扭摆产生圆极化同步辐射光。提出基于光学波荡器的高增益自由电子激光的方法,通过脉冲前沿调制,拓展电子和激光同步相互作用时间达几个量级,并设计了周期性晶体结构,提高电子通道的电磁场幅度,而实现高增益自由电子激光指数增长的全过程。
 
报告人简介:常超:教授,博士生导师。国家优秀青年基金获得者,国家科技创新特区太赫兹生物学主题首席科学家、太赫兹主题专家。以第一作者及通信作者身份发表SCI论文42篇,其中2篇PRL,7篇APL,授权专利20项。获2017 IEEE NPSS Early Achievement Award、2011 IEEE  Outstanding Student In Plasma Science Award。获部级科技进步一等奖(排名第1)。IEEE国际大会ICOPS、APOPS的大会主席、程序委员会主席。IEEE NPSS 西安分会主席、IEEE高级会员,IEEE Tran. Plasma Science 客座编辑。空间微波技术国家级重点实验室学术委员会委员、兵工学会太赫兹应用技术专委会委员。西安交通大兼职教授、天津大学兼职教授。
报告时间:2017年11月24日下午16.30
报告地点:逸夫楼525
主持人:杨梓强 教授