一種脈衝雷射激勵的電磁脈衝輻射裝置的製作方法

2023-06-11 02:34:21 1

本實用新型屬於高功率微波研究領域，尤其涉及一種脈衝雷射激勵的電磁脈衝輻射發生裝置。

背景技術：

目前現有的電磁脈衝輻射裝置利用電子學系統將電能轉換為電磁輻射能量發射。隨著高功率雷射技術的發展，人們發現脈衝雷射與靶材料相互作用會產生強烈的電磁脈衝輻射，這種雷射誘導產生的電磁脈衝輻射具有脈衝短、瞬態功率高、頻譜寬的特點，通過控制雷射脈衝的寬度可以獲取頻譜寬度、瞬態強度、頻率不同的電磁脈衝輻射。然而這種雷射產生的電磁脈衝輻射利用起來還存在一定缺陷。由於脈衝雷射需要在真空環境下與靶材料相互作用產生等離子體的情況下激發電磁脈衝輻射。在真空金屬腔體內，電磁脈衝會發生反射和幹涉，並且在金屬壁上激發感應電流形成二次電磁發射，因此腔體內電磁脈衝輻射模式比較複雜，並且電磁輻射場強度隨機波動較大。另外雷射與材料相互作用時伴隨強光、強X射線脈衝等電離輻射，輻射場複雜，不利於進行微波輻射測試。

技術實現要素：

為解決上述問題，本實用新型提供一種脈衝雷射激勵的電磁脈衝輻射裝置，利用脈衝雷射作為激勵源，與金屬靶材料相互作用產生強電流脈衝驅動發射天線產生電磁脈衝，實現光能向微波輻射能量的轉換，從而獲得比較穩定可靠的電磁脈衝輻射。同時脈衝雷射轟擊金屬靶材料會產生等離子體噴射，同時在金屬靶杆上產生瞬態電流脈衝，利用同軸線纜將電流脈衝引導到微波暗室，驅動發射天線發射電磁脈衝輻射。

一種脈衝雷射激勵的電磁脈衝輻射裝置，包括脈衝雷射打靶系統和測試環境；

所述脈衝雷射打靶系統包括脈衝雷射器1、聚焦透鏡2、真空腔體3、金屬靶4、玻璃窗口法蘭6、真空電轉接法蘭7以及金屬靶杆10；

所述聚焦透鏡2放置於玻璃窗口法蘭6前方，其中兩者的距離為所述聚焦透鏡2的焦距；

所述玻璃窗口法蘭6和真空電轉接法蘭7設置在真空腔體3的外壁上；

所述金屬靶4固定在金屬靶杆10上，金屬靶杆10安裝在真空腔體3的內部；

所述脈衝雷射器1發射的脈衝雷射經聚焦透鏡2聚焦後經過玻璃窗口法蘭6 導入真空腔體3，並輻照在金屬靶4上；

所述測試環境包括發射天線8和微波暗室9；其中發射天線8放置在微波暗室9的內部作為發射源；

所述同軸線纜5經過真空電轉接法蘭7將金屬靶杆10與發射天線8連接起來，其中發射天線8被同軸線纜5傳遞來的由脈衝雷射激勵產生的電流脈衝驅動，從而發射電磁脈衝信號；

所述真空腔體3為球形、或柱形金屬密閉結構；同時真空腔體3上設置有真空玻璃窗口法蘭6和真空電轉接法蘭7，分別用來將脈衝雷射導入到真空腔體 3內和將電流脈衝信號從真空腔體3的真空環境輸出到微波暗室9的大氣環境中。

所述金屬靶4通過焊接或導電膠粘貼固定在金屬靶杆10上。

有益效果：

1、本實用新型利用脈衝雷射作為激勵源，通過雷射與金屬靶材料相互作用產生電流脈衝，驅動發射天線產生電磁脈衝輻射；同時雷射打靶系統與測試環境分離，可以將輸出電磁輻射脈衝與靶場複雜的電磁輻射以及電離輻射環境有效分離，獲得純淨穩定的電磁脈衝輻射。

2、本實用新型通過調節雷射參數和金屬靶參數，如靶材料或幾何尺寸，能夠獲取不同強度和頻段的電磁脈衝輻射。

附圖說明

圖1為本實用新型的電磁脈衝裝置輻射裝置應用示意圖。

圖2為本實用新型的電磁脈衝輻射裝置中雷射打靶部分的示意圖。

1-脈衝雷射器，2-聚焦透鏡，3-真空腔室，4-金屬靶，5-同軸線纜，6-真空玻璃窗口法蘭，7-真空電轉接法蘭，8-發射天線，9-微波暗室，10-金屬靶杆。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。

一種脈衝雷射激勵的電磁脈衝輻射裝置，包括脈衝雷射打靶系統和測試環境；

所述脈衝雷射打靶系統包括脈衝雷射器1、聚焦透鏡2、真空腔體3、金屬靶4、玻璃窗口法蘭6、真空電轉接法蘭7以及金屬靶杆10；

所述聚焦透鏡2放置於玻璃窗口法蘭6前方，其中兩者的距離為所述聚焦透鏡2的焦距；

所述玻璃窗口法蘭6和真空電轉接法蘭7設置在真空腔體3的外壁上；

所述金屬靶4固定在金屬靶杆10上，導電性良好，金屬靶杆10後端連接同軸線纜5，並被安裝在真空腔體3的內部；其中脈衝雷射與金屬靶4相互作用會產生瞬態電流脈衝，電流脈衝由同軸線纜5經過真空電轉接法蘭7導入到微波暗室9內，激勵發射天線8工作產生電磁脈衝輻射；

所述脈衝雷射器1發射的脈衝雷射經聚焦透鏡2聚焦後經過玻璃窗口法蘭6 導入真空腔體3，並輻照在金屬靶4上；其中脈衝雷射的入射角度可自由調節；

所述測試環境包括發射天線8和微波暗室9；其中發射天線8放置在微波暗室9的內部作為發射源；

所述脈衝雷射打靶系統和測試環境在空間上相互獨立；所述同軸線纜5經過真空電轉接法蘭7將金屬靶杆10與發射天線8連接起來，其中發射天線8被同軸線纜5傳遞來的由脈衝雷射激勵產生的電流脈衝驅動，從而發射電磁脈衝信號；其中可以通過調節脈衝雷射器1的輸入功率和更換金屬靶4的材料控制脈衝雷射器1產生的激勵電流脈衝的強度和波形，結合不同型號發射天線8，最終實現不同頻段的電磁脈衝發射。

所述真空腔體3為球形、或柱形金屬密閉結構；同時真空腔體3上設置有真空玻璃窗口法蘭6和真空電轉接法蘭7，分別用來將脈衝雷射導入到真空腔體 3內和將電流脈衝信號從真空腔體3的真空環境輸出到微波暗室9的大氣環境中。

所述金屬靶4通過焊接或導電膠粘貼固定在金屬靶杆10上。

此外，電磁脈衝輻射可以通過天線模型和電流模型加以定量計算。結合雷射產生的電流脈衝與天線的遠區場發射關係，可以計算出電磁輻射的發射分布。本實用新型以對稱振子天線作為發射天線為例，雷射產生的瞬態電流脈衝Ilas，在遠場區發射的電磁波場強為：

其中Ilas為電流脈衝值，r，θ，分別是球坐標系的三個坐標分量，Eθ為電場強度在θ坐標方向的分量，是磁場強度在坐標方向的分量，k是電磁輻射波矢，η0為波阻抗。

當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。