周期束團(tuán)驅(qū)動(dòng)的毫米波及THz源的研究.pdf

1、由于毫米波及THz波在電磁波譜中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使其在軍事和民用兩方面都存在廣泛的應(yīng)用前景，而源是毫米波及THz波能否被利用的核心。在毫米波及THz波段，基于光柵結(jié)構(gòu)的真空電子器件如BWO,Orotron,Smith-Purcell(SP)輻射源等器件，既可以發(fā)展成為高功率的源，也可以發(fā)展成為緊湊、小功率源，因而受到廣泛的關(guān)注。隨著光陰極注入器及高性能射頻加速器技術(shù)的發(fā)展，利用周期性的群聚束團(tuán)產(chǎn)生相干輻射引起了人們的廣泛興趣。這一方面的研究

2、己成為國(guó)內(nèi)外THz源開(kāi)發(fā)研究的熱點(diǎn)。 基于以上原因，本論文詳細(xì)探討了周期束團(tuán)產(chǎn)生的相干毫米波及THz波的特性及相關(guān)技術(shù)。其主要工作如下: 1.深入分析了電子束團(tuán)作用于光柵的輻射特性。理論分析表明SP輻射密度因子、輻射能量角分布與光柵及電子參量密切相關(guān);數(shù)值計(jì)算的結(jié)果表明，合理地選取光柵及電子束團(tuán)參量，可以獲得THz波段的相干輻射。 2.采用粒子模擬研究了周期電子束團(tuán)產(chǎn)生的THz波段SP輻射(THz-SP)，并與連

3、續(xù)電子注產(chǎn)生的SP輻射進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，采用周期束團(tuán)更有利于獲得高性能的相干SP輻射。因此我們對(duì)于發(fā)展基于周期束團(tuán)的相干SP輻射源很感興趣。 3.提出了利用兩段高頻結(jié)構(gòu)獲得相干SP輻射的新設(shè)想。第一段基于Cherenkov機(jī)制使連續(xù)電子注形成群聚束團(tuán)，第二段利用SP輻射機(jī)理獲得相干輻射。研究結(jié)果表明采用這種兩段結(jié)構(gòu)可以使連續(xù)電子注產(chǎn)生有效的預(yù)群聚，從而獲得良好的相干SP輻射。這一方案不需要使用RF加速器來(lái)產(chǎn)生周期束團(tuán)，降低了