基于史密斯帕塞尔辐射的准光腔器件研究
发布时间：2021-04-02 12:53
太赫兹是指频率处于频率为0.1THz10THz之间的电磁波。太赫兹科学技术在多个领域具有极其广泛的应用前景。然而现在太赫兹频段应用的一个主要问题就是缺乏大功率、紧凑的太赫兹源。本文面对太赫兹辐射源十分缺乏的现状,采用了理论结合粒子模拟的方法,对两种基于史密斯帕塞尔辐射的器件进行了系统的研究。本文的工作主要如下:1.对史密斯帕塞尔辐射和史密斯帕塞尔相干辐射进行了理论和仿真研究。研究了获得90度方向的相干辐射的条件,并比较了单双电子束对相干辐射强度的影响,发现采用双电子束可以明显增强相干辐射的强度为单电子束相干辐射的3倍。2.提出了一个双电子束激励的利用共焦开放式准光学谐振腔的基于史密斯帕塞尔相干辐射的振荡器。仿真结果表明利用光栅的表面波调制双电子束产生周期的电子束团,周期电子束团可以有效激励起史密斯帕塞尔相干辐射,并且在腔内形成稳定的模式。3.通过数值仿真,比较了双电子束共焦开放式准光腔和平板开放式准光腔的优劣。发现共焦腔的储能可以提升至平板腔的7倍而Q至可以提升18.5%。最后研究了双电子束共焦开放式准光腔振荡器的工作,此器件可以在较低的输入电压14.8k V和束...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波段频谱已经对应电磁波的应用太赫兹的广泛研究开始于上世纪90年代[9]
对人体损伤小，是很有前景的下一代安检技术[16]。而太赫兹辐射源是太赫兹技术的基础。因而，太赫兹源在国内外被广泛研究，且现在太赫兹技术发展的一个主要的限制就是缺少高功率，宽频带，紧凑的小的稳定的太赫兹源。太赫兹辐射源可以主要分为：光学驱动、固态振荡器、真空电子器件。然而于光学器件和固态器件，其优势是可以做到较高频段，其输出频率可以达到THz 以上。但是其功率通常都很低，通常为几个毫瓦到几十个毫瓦。而对于真空子器件如返波振荡器(Backward Wave Oscillator)，可以产生较高的功率输出，超 100mW，但是其工作电压电流都要求很高，并且因为尺寸很小，在制作工艺上有很多困难[17-21]。因而探寻新的高功率的紧凑的太赫兹源非常有必要。.2 史密斯帕塞尔相干辐射器件1953 年，美国科学家 S.J.Smith 和 E.M.Purcell 第一次发现了史密斯帕塞尔辐现象。他们的研究表明了当运动电子通过周期光栅表面时，会向外产生电磁波射辐射，因此这种辐射变被称为史密斯帕塞尔辐射。这种辐射是非相干的[22]。
年美国 J.urata 等人首次通过实验观察到了相干辐射现象，又可赛尔超辐射。他们采用的实验装置和实验数据如图 1-2。年法国的学者J. Gardelle and J. T. Donohue对史密斯帕塞尔现象进值计算和实验研究[23]。而后他们相关团队还在近年提出了利用斯帕塞尔效应的太赫兹振荡器如图 1-3，其产生的太赫兹频率可该实验所用电压为 80keV，电流为 10-20A，获得了 2.5KW 的一率为 100GHz，和超过 100W 的频率为 200GHz 的 2 次谐波输出 V. L. Bratman, A. E. Fedotov, P. B. Makhalov 等人也对这个种器因为其辐射频率总是电子束与表面波频率的整数倍，而称之为器[24]。而韩国科学家 Young-Min Shin 对孔阵列构进行了研究，与其相互作用下会产生相位差，并且得到更强的史密斯怕赛尔辐内，电子科技大学的刘盛纲院士对三反射镜系统进行了理论和教授在 2001 年对 3 毫米波段环状电子束器件进行了实验研究。帕赛尔辐射和相干辐射的理论进行了研究。张亚鑫教授对多电塞尔效应的相关理论进行了大量研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]介质加载复合光栅结构的色散特性研究[J]. 曹苗苗,刘文鑫,王勇,李科. 物理学报. 2014(02)
[2]太赫兹科学技术及其应用的新发展[J]. 刘盛纲,钟任斌. 电子科技大学学报. 2009(05)
本文编号：3115310
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波段频谱已经对应电磁波的应用太赫兹的广泛研究开始于上世纪90年代[9]
对人体损伤小，是很有前景的下一代安检技术[16]。而太赫兹辐射源是太赫兹技术的基础。因而，太赫兹源在国内外被广泛研究，且现在太赫兹技术发展的一个主要的限制就是缺少高功率，宽频带，紧凑的小的稳定的太赫兹源。太赫兹辐射源可以主要分为：光学驱动、固态振荡器、真空电子器件。然而于光学器件和固态器件，其优势是可以做到较高频段，其输出频率可以达到THz 以上。但是其功率通常都很低，通常为几个毫瓦到几十个毫瓦。而对于真空子器件如返波振荡器(Backward Wave Oscillator)，可以产生较高的功率输出，超 100mW，但是其工作电压电流都要求很高，并且因为尺寸很小，在制作工艺上有很多困难[17-21]。因而探寻新的高功率的紧凑的太赫兹源非常有必要。.2 史密斯帕塞尔相干辐射器件1953 年，美国科学家 S.J.Smith 和 E.M.Purcell 第一次发现了史密斯帕塞尔辐现象。他们的研究表明了当运动电子通过周期光栅表面时，会向外产生电磁波射辐射，因此这种辐射变被称为史密斯帕塞尔辐射。这种辐射是非相干的[22]。
年美国 J.urata 等人首次通过实验观察到了相干辐射现象，又可赛尔超辐射。他们采用的实验装置和实验数据如图 1-2。年法国的学者J. Gardelle and J. T. Donohue对史密斯帕塞尔现象进值计算和实验研究[23]。而后他们相关团队还在近年提出了利用斯帕塞尔效应的太赫兹振荡器如图 1-3，其产生的太赫兹频率可该实验所用电压为 80keV，电流为 10-20A，获得了 2.5KW 的一率为 100GHz，和超过 100W 的频率为 200GHz 的 2 次谐波输出 V. L. Bratman, A. E. Fedotov, P. B. Makhalov 等人也对这个种器因为其辐射频率总是电子束与表面波频率的整数倍，而称之为器[24]。而韩国科学家 Young-Min Shin 对孔阵列构进行了研究，与其相互作用下会产生相位差，并且得到更强的史密斯怕赛尔辐内，电子科技大学的刘盛纲院士对三反射镜系统进行了理论和教授在 2001 年对 3 毫米波段环状电子束器件进行了实验研究。帕赛尔辐射和相干辐射的理论进行了研究。张亚鑫教授对多电塞尔效应的相关理论进行了大量研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]介质加载复合光栅结构的色散特性研究[J]. 曹苗苗,刘文鑫,王勇,李科. 物理学报. 2014(02)
[2]太赫兹科学技术及其应用的新发展[J]. 刘盛纲,钟任斌. 电子科技大学学报. 2009(05)
本文编号：3115310
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