[发明专利]利用激光与天线靶作用诱导频率可控微波辐射的装置和方法

说明书

本发明提供一种利用激光与天线靶作用诱导频率可控微波辐射的装置，包括：光源，用于输出激光束；聚焦光学器件，用于接收所述激光束并将其聚焦；金属天线靶，用于在其一端接收所聚焦的激光束并产生微波辐射；金属腔室，用于容纳光源、聚焦光学器件和金属天线靶，其与金属天线靶通过绝缘靶架电隔离；以及信号探测系统，用于测定微波频率；其中，通过确定金属天线靶的外形特征或本征电学特征与微波辐射的频率的对应关系来控制微波辐射频率。该装置简单、易于实现、而且可以方便地调节微波辐射频率，可以使得产生的微波辐射频率集中在较高的频率范围，从而避免电子设备受到干扰以至于采集的信号叠加有强的电磁噪声，甚至损坏电子设备。

技术领域

本发明涉及一种利用激光与天线靶作用诱导频率可控微波辐射的装置和方法，属于强激光技术领域，具有装置简单，易于实现，光学手段驱动、辐射频率可调制等优点，有望应用于激光聚变中电磁干扰消除、激光武器等技术领域。

背景技术

微波辐射由于其具有波长，传输扰动小等特点，被广泛应用于雷达、通信、高功率微波武器等领域；因其可产生局部高热效应，使蛋白质变性，凝固，达到切割的手术功效，也常用于外科手术等医疗领域。

强激光与固体靶相互作用能够产生大量从几十兆赫兹的射频波段到几百吉赫兹的微波波段的辐射，其辐射强度可以高达百kV/m[J.Phys.:Conf.Ser.,2010,244:032001；Sci.Rep.,2016,6:27889]。在目前强激光与固体靶相互作用实现聚变的研究中，微波辐射常常造成实验中的电子学诊断设备受到干扰，采集的信号叠加很强的电磁噪声，直接影响研究者对激光聚变过程的准确认识。极端情况下会造成诊断设备中电子元器件短暂失效或烧毁，导致高昂的实验成本。微波辐射可以通过电子逃逸、腔室震荡、偶极辐射、接地金属结构震荡等方式产生。但是目前的实验系统中常常是杂乱无章的，耦合了多种机制，使得微波辐射的频谱分量复杂，难以表征和预判，且辐射强度难以控制。

发明内容

为了解决激光与固体靶相互作用产生微波辐射频率难以调控的问题，本发明提出利用强激光与天线靶作用诱导频率可控微波辐射，通过设定靶物质的结构及其电学特征，同时在天线靶上依旧保留能够与激光作用的区域，以及将天线靶与其它带电或接地金属部件隔离，从而使得靶材产生特定频率微波辐射。该发明装置简单，易于实现，而且可以方便地调节微波辐射频率。在一个实施例中，一个目的是提供一种装置和方法，该装置利用激光与天线靶作用产生微波辐射，并通过调节天线靶的尺寸使得该微波辐射的频率可控。在一个实施例中，另一个目的是使得产生的微波辐射频率集中在较窄的频率范围，避免出现复杂的各频谱分量组合。在一个实施例中，另一个目的是使得产生的微波辐射频率集中在较高的频率范围，从而避免电子设备受到干扰以至于采集的信号叠加有强的电磁噪声，甚至损坏电子设备。该目的或者优点一个或者多个可以通过如下文所述的本发明的各种实施例来解决。应理解，并非所有这样的目的或者优点都可根据本文公开的例子中的任一特定实施例来实现。因此，本文公开的例子可以用实现或优化如在本文教导的一个优点或一组优点的方式实现而不一定实现如可在本文教导或建议的其它优点。

“一个实施例”应当解释为包括本发明的例子，其包括所述实施例的特征。本发明的所有特征和本文所述的本发明的实施例，包括区间和优选区间，可以在本发明的范围内以各种方式组合，除非有不组合这些特征的具体原因。本发明或其实施例的优点对于本领域技术人员来说从以下的描述中将是显而易见的。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种利用激光与天线靶作用诱导频率可控微波辐射的装置，所述装置包括：光源，其被配置为输出激光束；聚焦光学器件，其被配置为接收所述激光束，并将其聚焦；金属天线靶，其被配置为在其一端接收所聚焦的激光束，所聚焦的激光束与所述金属天线靶作用产生微波辐射；金属腔室，用于容纳所述光源、聚焦光学器件和金属天线靶，所述金属腔室和所述金属天线靶通过绝缘靶架电隔离；以及信号探测系统，其被配置为测定所述微波辐射的频率；其中，通过确定所述金属天线靶的外形特征变量或本征电学特征变量与所述微波辐射的频率的对应关系来控制所述微波辐射的频率。