一種脈沖激光激勵的電磁脈沖輻射裝置的制作方法

本實用新型屬于高功率微波研究領域，尤其涉及一種脈沖激光激勵的電磁脈沖輻射發生裝置。

背景技術：

目前現有的電磁脈沖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。隨著高功率激光技術的發展，人們發現脈沖激光與靶材料相互作用會產生強烈的電磁脈沖輻射，這種激光誘導產生的電磁脈沖輻射具有脈沖短、瞬態功率高、頻譜寬的特點，通過控制激光脈沖的寬度可以獲取頻譜寬度、瞬態強度、頻率不同的電磁脈沖輻射。然而這種激光產生的電磁脈沖輻射利用起來還存在一定缺陷。由于脈沖激光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沖輻射。在真空金屬腔體內，電磁脈沖會發生反射和干涉，并且在金屬壁上激發感應電流形成二次電磁發射，因此腔體內電磁脈沖輻射模式比較復雜，并且電磁輻射場強度隨機波動較大。另外激光與材料相互作用時伴隨強光、強X射線脈沖等電離輻射，輻射場復雜，不利于進行微波輻射測試。

技術實現要素：

為解決上述問題，本實用新型提供一種脈沖激光激勵的電磁脈沖輻射裝置，利用脈沖激光作為激勵源，與金屬靶材料相互作用產生強電流脈沖驅動發射天線產生電磁脈沖，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沖輻射。同時脈沖激光轟擊金屬靶材料會產生等離子體噴射，同時在金屬靶桿上產生瞬態電流脈沖，利用同軸線纜將電流脈沖引導到微波暗室，驅動發射天線發射電磁脈沖輻射。

一種脈沖激光激勵的電磁脈沖輻射裝置，包括脈沖激光打靶系統和測試環境；

所述脈沖激光打靶系統包括脈沖激光器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以及金屬靶桿10；

所述聚焦透鏡2放置于玻璃窗口法蘭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固定在金屬靶桿10上，金屬靶桿10安裝在真空腔體3的內部；

所述脈沖激光器1發射的脈沖激光經聚焦透鏡2聚焦后經過玻璃窗口法蘭6 導入真空腔體3，并輻照在金屬靶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將金屬靶桿10與發射天線8連接起來，其中發射天線8被同軸線纜5傳遞來的由脈沖激光激勵產生的電流脈沖驅動，從而發射電磁脈沖信號；

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，分別用來將脈沖激光導入到真空腔體 3內和將電流脈沖信號從真空腔體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桿10上。

有益效果：

1、本實用新型利用脈沖激光作為激勵源，通過激光與金屬靶材料相互作用產生電流脈沖，驅動發射天線產生電磁脈沖輻射；同時激光打靶系統與測試環境分離，可以將輸出電磁輻射脈沖與靶場復雜的電磁輻射以及電離輻射環境有效分離，獲得純凈穩定的電磁脈沖輻射。

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

附圖說明

圖1為本實用新型的電磁脈沖裝置輻射裝置應用示意圖。

圖2為本實用新型的電磁脈沖輻射裝置中激光打靶部分的示意圖。

1-脈沖激光器，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-金屬靶桿。

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。

一種脈沖激光激勵的電磁脈沖輻射裝置，包括脈沖激光打靶系統和測試環境；

所述脈沖激光打靶系統包括脈沖激光器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以及金屬靶桿10；

所述聚焦透鏡2放置于玻璃窗口法蘭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固定在金屬靶桿10上，導電性良好，金屬靶桿10后端連接同軸線纜5，并被安裝在真空腔體3的內部；其中脈沖激光與金屬靶4相互作用會產生瞬態電流脈沖，電流脈沖由同軸線纜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工作產生電磁脈沖輻射；

所述脈沖激光器1發射的脈沖激光經聚焦透鏡2聚焦后經過玻璃窗口法蘭6 導入真空腔體3，并輻照在金屬靶4上；其中脈沖激光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；

所述脈沖激光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將金屬靶桿10與發射天線8連接起來，其中發射天線8被同軸線纜5傳遞來的由脈沖激光激勵產生的電流脈沖驅動，從而發射電磁脈沖信號；其中可以通過調節脈沖激光器1的輸入功率和更換金屬靶4的材料控制脈沖激光器1產生的激勵電流脈沖的強度和波形，結合不同型號發射天線8，最終實現不同頻段的電磁脈沖發射。

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，分別用來將脈沖激光導入到真空腔體 3內和將電流脈沖信號從真空腔體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桿10上。

此外，電磁脈沖輻射可以通過天線模型和電流模型加以定量計算。結合激光產生的電流脈沖與天線的遠區場發射關系，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，激光產生的瞬態電流脈沖I_las，在遠場區發射的電磁波場強為：

其中I_las為電流脈沖值，r，θ，分別是球坐標系的三個坐標分量，E_θ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于本發明所附的權利要求的保護范圍。