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2016國家自然科學獎二等獎，基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)是近十幾年來微波毫米波學界發(fā)展起來的一種新型高性能平面導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)具有極低的電磁泄露和互擾，其品質(zhì)因素和功率容量遠高于傳統(tǒng)平面?zhèn)鬏斁€。國內(nèi)外數(shù)百所大學和研究機構(gòu)都對其開展了大量研究，它也成為微波毫米波領(lǐng)域最受關(guān)注的研究分支之一。 項目組作為國際上該領(lǐng)域的主要貢獻者之一，以基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的工作機理與創(chuàng)新應(yīng)用為主線，對這類結(jié)構(gòu)及器件的傳輸特性、損耗機理等基礎(chǔ)科學問題進行了深入研究，提出了半模基片集成波導(dǎo)等多種新型平面導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，發(fā)展了相應(yīng)的設(shè)計方法，并發(fā)明了一系列新型高性能微波毫米波器件，部分器件已得到實際應(yīng)用。

本系統(tǒng)可通過實驗方式，觀測爆轟波傳播過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)，記錄內(nèi)部橫波碰撞、反射、消失及再生成過程，直觀顯示爆轟波橫波與縱波結(jié)構(gòu)。橫波是爆轟自持機理中不可缺少的因素，實際爆轟具有三維結(jié)構(gòu)，橫波在極徑方向上的傳播與發(fā)展可能導(dǎo)致各處橫波強度不同。側(cè)壁與端面胞格結(jié)果是爆轟三維結(jié)構(gòu)在不同截 面處的幾何體現(xiàn)，端面煙膜可直觀顯示爆轟縱向波結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)可選取合適方式記錄管道中不同位置橫波結(jié)構(gòu)，與對應(yīng)的縱向波結(jié)構(gòu)對比分析。同時，還可改變邊界條件，研究爆轟波在圓管及環(huán)形隧道中的傳播特性。另外，預(yù)混氣體被點燃后能否形成爆轟波直接關(guān)系到爆轟實驗是否成功，而爆轟實驗中預(yù)混氣被點燃至形成爆轟波需經(jīng)過一定時間。本系統(tǒng)可加速爆轟波形成過程，提高實驗效率。還可根據(jù)需求測定爆轟波傳播速度、壓力等參數(shù)，描述爆轟傳播行為，對實驗結(jié)果數(shù)字化，可定量分析爆轟的不穩(wěn)定性。為燃燒學、爆轟機理、爆炸事故預(yù)防等多方面應(yīng)用提供理論支撐。

脈沖紅外熱波（熱像）無損檢測設(shè)備以閃光燈為熱激勵源，以紅外熱成像方式檢測物體的內(nèi)部缺陷，具有單次檢測面積大、速度快、非接觸、可單面檢測、不必拆下總裝后的部件、可在外場使用等優(yōu)點。是一種適合于大型復(fù)合材料和金屬板殼結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷檢測的可視化、數(shù)字化、定量化的檢測設(shè)備。主要檢測對象有：航空航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、異物和撞擊缺陷；蜂窩結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、積水；各類多層膠接結(jié)構(gòu)的脫膠；鋁蒙皮和金屬板背面的腐蝕；熱障涂層的內(nèi)部脫粘、厚度不均；固體發(fā)動機絕熱層和包覆層脫粘；壁畫空鼓，等等。該設(shè)備是自行研制的設(shè)備，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。 技術(shù)指標：1. 脈沖能量：3000～6000J；2. 圖像分辨率：320*240；3. 檢測時間：10～20s；4. 單次檢測面積：300mm*200mm以上。

調(diào)制紅外熱波（熱像）無損檢測設(shè)備以頻率可調(diào)的余弦波(Look-in法)或階躍函數(shù)方式對檢測對象進行連續(xù)光熱激勵，以紅外熱像的相位信息檢測物體的內(nèi)部缺陷，具有單次檢測面積大、非接觸、可單面檢測、不必拆下總裝后的部件、可在外場使用等優(yōu)點。是一種適合于大型復(fù)合材料和多層膠接結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷檢測的可視化檢測設(shè)備。與脈沖熱像法相比檢測設(shè)備簡單、檢測深度更深，但檢測時間較長。主要檢測對象有：航空航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘；蜂窩結(jié)構(gòu)和夾層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分層、脫粘、積水；各類多層膠接結(jié)構(gòu)的脫粘；固體發(fā)動機絕熱層和包覆層脫粘；壁畫空鼓，等等。該設(shè)備是自行研制的設(shè)備，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。 技術(shù)指標：1. 加熱功率：1000～4000W；2. 圖像分辨率：320*240；3. 檢測時間：20-300s；單次檢測面積：300mm*200mm以上。

本發(fā)明提供一種在太赫茲頻段具有大雙折射的液晶淚晶材料，該液晶材料具有目前THz 頻段內(nèi)最大的雙折射率，兼具寬溫液晶相(-15~1500 C) 和低粘度的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)低工作電壓、快速響應(yīng)、緊湊型THz 調(diào)制器件的制備。

曲折波導(dǎo)行波管是傳統(tǒng)螺旋線和耦合腔行波管的折中，具有較寬的工作帶寬和較大的功率容量，在毫米波和太赫茲頻段具有獨特的優(yōu)點。為了進一步提高器件的性能，研制了新型慢波結(jié)構(gòu)，以及毫米波段新型慢波結(jié)構(gòu)真空電子器件。研制成功的Q波段連續(xù)波曲折波導(dǎo)行波管突破了高效率曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工與裝配、大電流密度電子槍、大功率連續(xù)波輸出等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了大功率輸出。 曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu) Q波段連續(xù)波曲折波導(dǎo)行波管應(yīng)用于衛(wèi)星通信、電磁干擾等裝備系統(tǒng)中。

太赫茲（THz）科學技術(shù)既是重大的基礎(chǔ)科學問題，也是國家的重大需求。然而，作為一段全新的的電磁波譜，實現(xiàn)THz波傳輸與控制的相關(guān)器件極為匱乏，大大限制了THz科學技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。本項目提出了THz波物質(zhì)探測、低損傳輸、高速控制的新理論和新技術(shù)，研制出多種實用化THz功能器件。本項目的主要成果包括：(1) 提出了THz波吸收的理論模型，研制出吸收率達到85%以上的窄帶、多帶和寬帶太赫茲吸收材料，解決了傳統(tǒng)電磁波吸收材料無法有效工作于THz頻段的技術(shù)難題；(2)提出“人工電磁結(jié)構(gòu)”與“電子功能材料”相結(jié)合構(gòu)建可調(diào)諧太赫茲功能器件的思想，研制出開關(guān)速率達到0.1ms的太赫茲開關(guān)、調(diào)制速率達到10Mbps的太赫茲波調(diào)制器，帶內(nèi)透射達到80%的太赫茲帶通濾波器，以及高效太赫茲功率衰減器；（3）基于高阻Si的深能級摻雜技術(shù)和石墨烯二維晶體材料，研制出寬帶太赫茲波空間調(diào)制器，開關(guān)速率達到5MHz，空間調(diào)制面積達到3英寸，為提高太赫茲成像速率和分辨率奠定了基礎(chǔ)；(4)提出極化約束實現(xiàn)太赫茲波導(dǎo)低損耗傳輸?shù)男赂拍睢；凇熬酆衔锟招静▽?dǎo)”與“周期性金屬光柵結(jié)構(gòu)”的集成，研制出一種雙面光柵聚合物空芯波導(dǎo)實現(xiàn)了單模的傳輸,大幅度降低太赫茲傳輸損耗到0.68dB/m，達到了實用化的要求。 這一研究成果既加深了對THz波譜特性和基本物理現(xiàn)象的理解，也解決了THz傳輸、控制、波譜識別和應(yīng)用成像的多個關(guān)鍵科學問題。本項目成果的實施，可望實現(xiàn)載波300GHz以上高速無線通信，為太赫茲波無線通信、雷達探測、醫(yī)療診斷以及以及波譜成像等應(yīng)用系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)支撐。在Appl. Phys. Lett., Sci. Rep., Opt. Lett., Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等國際主流期刊上發(fā)表SCI 論文66 篇。申請國家發(fā)明專利22 項，已授權(quán)專利7 項，獲得教育部自然科學一等獎1項。跟國內(nèi)外綜合比較，本項目的研究成果總體上處于國際先進水平，對推動太赫茲科學快速進入實際應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的科學意義。

微波毫米波大功率計主要完成微波/毫米波領(lǐng)域大功率測試，是監(jiān)測微波毫米波器件性能的關(guān)鍵測試儀器/設(shè)備。 團隊研制的微波/毫米波大功率計可以完成平均功率20kW以上電磁波能量的測定。

曲折波導(dǎo)行波管是傳統(tǒng)螺旋線和耦合腔行波管的折中，具有較寬的工作帶寬和較大的功率容量，在毫米波和太赫茲頻段具有獨特的優(yōu)點。為了進一步提高器件的性能，研制了新型慢波結(jié)構(gòu)，以及毫米波段新型慢波結(jié)構(gòu)真空電子器件。研制成功的Q波段連續(xù)波曲折波導(dǎo)行波管突破了高效率曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工與裝配、大電流密度電子槍、大功率連續(xù)波輸出等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了大功率輸出

本項目提出了THz波物質(zhì)探測、低損傳輸、高速控制的新理論和新技術(shù)，研制出多種實用化THz功能器件。