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2016國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，基片集成類(lèi)導(dǎo)波結(jié)構(gòu)是近十幾年來(lái)微波毫米波學(xué)界發(fā)展起來(lái)的一種新型高性能平面導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。基片集成類(lèi)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(yuǎn)高于傳統(tǒng)平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)。國(guó)內(nèi)外數(shù)百所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都對(duì)其開(kāi)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(xiàng)目組作為國(guó)際上該領(lǐng)域的主要貢獻(xiàn)者之一，以基片集成類(lèi)導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理與創(chuàng)新應(yīng)用為主線(xiàn)，對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)及器件的傳輸特性、損耗機(jī)理等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)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(jì)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(shí)際應(yīng)用。

本系統(tǒng)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)方式，觀(guān)測(cè)爆轟波傳播過(guò)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(guò)程，直觀(guān)顯示爆轟波橫波與縱波結(jié)構(gòu)。橫波是爆轟自持機(jī)理中不可缺少的因素，實(shí)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(qiáng)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(guān)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(duì)應(yīng)的縱向波結(jié)構(gòu)對(duì)比分析。同時(shí)，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(diǎn)燃后能否形成爆轟波直接關(guān)系到爆轟實(shí)驗(yàn)是否成功，而爆轟實(shí)驗(yàn)中預(yù)混氣被點(diǎn)燃至形成爆轟波需經(jīng)過(guò)一定時(shí)間。本系統(tǒng)可加速爆轟波形成過(guò)程，提高實(shí)驗(yàn)效率。還可根據(jù)需求測(cè)定爆轟波傳播速度、壓力等參數(shù)，描述爆轟傳播行為，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)字化，可定量分析爆轟的不穩(wěn)定性。為燃燒學(xué)、爆轟機(jī)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(wú)損檢測(cè)設(shè)備以閃光燈為熱激勵(lì)源，以紅外熱成像方式檢測(cè)物體的內(nèi)部缺陷，具有單次檢測(cè)面積大、速度快、非接觸、可單面檢測(cè)、不必拆下總裝后的部件、可在外場(chǎng)使用等優(yōu)點(diǎn)。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(cè)的可視化、數(shù)字化、定量化的檢測(cè)設(shè)備。主要檢測(cè)對(duì)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(lèi)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(dòng)機(jī)絕熱層和包覆層脫粘；壁畫(huà)空鼓，等等。該設(shè)備是自行研制的設(shè)備，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 技術(shù)指標(biāo)：1. 脈沖能量：3000～6000J；2. 圖像分辨率：320*240；3. 檢測(cè)時(shí)間：10～20s；4. 單次檢測(cè)面積：300mm*200mm以上。

調(diào)制紅外熱波（熱像）無(wú)損檢測(cè)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(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行連續(xù)光熱激勵(lì)，以紅外熱像的相位信息檢測(cè)物體的內(nèi)部缺陷，具有單次檢測(cè)面積大、非接觸、可單面檢測(cè)、不必拆下總裝后的部件、可在外場(chǎng)使用等優(yōu)點(diǎn)。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(cè)的可視化檢測(cè)設(shè)備。與脈沖熱像法相比檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單、檢測(cè)深度更深，但檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)。主要檢測(cè)對(duì)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(lèi)多層膠接結(jié)構(gòu)的脫粘；固體發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層和包覆層脫粘；壁畫(huà)空鼓，等等。該設(shè)備是自行研制的設(shè)備，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 技術(shù)指標(biāo)：1. 加熱功率：1000～4000W；2. 圖像分辨率：320*240；3. 檢測(cè)時(shí)間：20-300s；單次檢測(cè)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(diǎn)，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。

技術(shù)成熟度：技術(shù)突破 1.原理：結(jié)合磁浮列車(chē)極端運(yùn)行工況，充分考慮運(yùn)行環(huán)境的強(qiáng)磁場(chǎng)，深入研究機(jī)-電-磁耦合機(jī)制，精確調(diào)節(jié)磁體懸浮姿態(tài)，以實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)磁體在液氮溫區(qū)（-196℃）自穩(wěn)定懸浮。 2.創(chuàng)新點(diǎn)： （1）研發(fā)國(guó)產(chǎn)化低功耗懸浮控制模塊，能耗較進(jìn)口設(shè)備降低35%； （2）突破-196℃環(huán)境下多系統(tǒng)協(xié)同控制技術(shù)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)工程化應(yīng)用空白。 3.應(yīng)用場(chǎng)景： （1）高速磁浮列車(chē)靜懸試驗(yàn)臺(tái) （2）精密儀器運(yùn)輸平臺(tái) （3）航空航天地面測(cè)試裝備 4.應(yīng)用案例：前期開(kāi)發(fā)的自由度控制系統(tǒng)，已被合作團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用且效果較好。

曲折波導(dǎo)行波管是傳統(tǒng)螺旋線(xiàn)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)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(jì)、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(shí)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(xué)技術(shù)既是重大的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，也是國(guó)家的重大需求。然而，作為一段全新的的電磁波譜，實(shí)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(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。本項(xiàng)目提出了THz波物質(zhì)探測(cè)、低損傳輸、高速控制的新理論和新技術(shù)，研制出多種實(shí)用化THz功能器件。本項(xiàng)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(dá)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(wú)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(kāi)關(guān)速率達(dá)到0.1ms的太赫茲開(kāi)關(guān)、調(diào)制速率達(dá)到10Mbps的太赫茲波調(diào)制器，帶內(nèi)透射達(dá)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(jí)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(kāi)關(guān)速率達(dá)到5MHz，空間調(diào)制面積達(dá)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(shí)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(shí)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(dá)到了實(shí)用化的要求。 這一研究成果既加深了對(duì)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(shí)別和應(yīng)用成像的多個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。本項(xiàng)目成果的實(shí)施，可望實(shí)現(xiàn)載波300GHz以上高速無(wú)線(xiàn)通信，為太赫茲波無(wú)線(xiàn)通信、雷達(dá)探測(cè)、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A(yíng)ppl. Phys. Lett., Sci. Rep., Opt. Lett., Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等國(guó)際主流期刊上發(fā)表SCI 論文66 篇。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利22 項(xiàng)，已授權(quán)專(zhuān)利7 項(xiàng)，獲得教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。跟國(guó)內(nèi)外綜合比較，本項(xiàng)目的研究成果總體上處于國(guó)際先進(jìn)水平，對(duì)推動(dòng)太赫茲科學(xué)快速進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的科學(xué)意義。

微波毫米波大功率計(jì)主要完成微波/毫米波領(lǐng)域大功率測(cè)試，是監(jiān)測(cè)微波毫米波器件性能的關(guān)鍵測(cè)試儀器/設(shè)備。 團(tuán)隊(duì)研制的微波/毫米波大功率計(jì)可以完成平均功率20kW以上電磁波能量的測(cè)定。

曲折波導(dǎo)行波管是傳統(tǒng)螺旋線(xiàn)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)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(jì)、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(shí)現(xiàn)了大功率輸出