光子晶體結構在速調管中的應用.pdf

1、速調管是一種重要的電真空放大器件，經歷了80余年的發(fā)展，目前相關技術已較為成熟，然而非工作模式的干擾問題仍是制約其性能進一步提升的一大因素。
　　光子晶體(Photonic Crystal)是一種具有周期性的人工晶體結構。光子帶隙(簡稱PBG)是光子晶體的一大重要特性。頻率處在光子帶隙內的電磁波在光子晶體結構中不能傳播。光子晶體還有一個關鍵特性，即缺陷態(tài)。破壞光子晶體的周期性，構造缺陷，則在光子晶體的帶隙范圍內將出現缺陷態(tài)。缺陷模

2、式的場將被禁錮在缺陷位置的附近，而禁帶內除缺陷態(tài)以外的場都不能存在于光子晶體中，因而光子晶體結構擁有良好的模式選擇特性。光子晶體缺陷可用于構造微波諧振腔。
　　由于光子晶體的獨特性質，使得這一結構被廣泛運用于多個領域。在電真空領域，如行波管，返波管等中的應用，目前也已得到一些研究。而關于光子晶體在速調管中應用的研究，則較為缺乏。由于光子晶體的模式選擇性，將其應用于速調管中，理論上可以很好地解決傳統(tǒng)速調管的雜模問題。本論文主要探索將

3、光子晶體結構運用于速調管之中。
　　本論文首先對光子晶體的一些基本概念和原理進行了介紹，簡單闡述了光子晶體能帶結構的基本理論，并著重介紹了 BandSOLVE和 CST這兩種計算光子晶體帶隙的工具。借助這兩種仿真工具分別對金屬材料三角晶格型光子晶體的能帶結構進行了計算和對比。并通過仿真光子晶體結構的傳輸特性，對計算的能帶結構進行了驗證。然后，以微波諧振腔的相關設計原理為基礎，結合光子晶體的能帶結構，設計了用于速調管中的光子晶體結構

4、輸入、輸出腔以及中間腔。此外，針對諧振腔中的高次模振蕩，提供了有效的解決方案。理論分析和計算結果表明，由于光子晶體諧振腔工作模式的強烈約束特性，抑制手段對非工作模式具有很好的吸收，而對工作模式則影響很小。最后，運用已完成的光子晶體輸入腔、輸出腔及中間腔設計了一支光子晶體結構的速調管。對光子晶體速調管中出現的電子回流問題進行了分析，提出了改進措施并仿真驗證。仿真結果顯示光子晶體結構的速調管在對電子進行速度調制并最終放大信號的同時，雜模也得