0.26 THz光子晶體回旋振蕩器的研究

發(fā)布時(shí)間：2020-06-19 07:39

【摘要】：近年來,太赫茲波的優(yōu)良特性逐漸吸引人們的眼球,太赫茲技術(shù)得到廣泛研究,太赫茲輻射源更是其中重點(diǎn)之一,如何獲取高功率、高頻率的太赫茲波是個(gè)重大的技術(shù)挑戰(zhàn)�；陔娮踊匦}塞機(jī)理的回旋管是一種擁有巨大開發(fā)潛力的太赫茲輻射源,為了提高工作頻率、降低磁場(chǎng)需求,回旋管一般處于高次諧波狀態(tài),此外為了增大功率容量,其通常以高階模式運(yùn)作。但是回旋管工作在此狀態(tài)下,存在其他的競(jìng)爭(zhēng)模式,嚴(yán)重影響回旋器件的性能,對(duì)同時(shí)提高回旋器件的輸出功率等技術(shù)指標(biāo)造成巨大障礙。采用光子晶體結(jié)構(gòu)為有效解決這些問題提供了可行的方案。光子晶體是一種具有空間周期性的結(jié)構(gòu),對(duì)該結(jié)構(gòu)作特殊處理,處在禁帶內(nèi)特定模式的電磁波不能向外傳播,而其它模式的電磁波可以向外輻射,具有很好的模式選擇性,可以解決回旋管工作于高階模式引發(fā)的諸多問題。因此,研究光子晶體回旋振蕩器具有重要意義。本文通過對(duì)光子晶體回旋管的理論和模擬分析,研究了一種0.26 THz光子晶體回旋振蕩器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法,主要內(nèi)容包括:1、基于麥克斯韋方程組,利用固體物理學(xué)晶格理論分析介質(zhì)和金屬材料晶格的帶隙性質(zhì),利用PWM方法獲得不同晶格在不同介質(zhì)、不同占空比下的TE波和TM波的帶隙圖,通過軟件仿真獲得介質(zhì)為無氧銅材料的正三角晶格TE波的全局帶隙圖。2、利用等效半徑方法,根據(jù)介質(zhì)為無氧銅正三角圓柱TE波的全局帶隙圖,得到在不同結(jié)構(gòu)時(shí),禁帶中出現(xiàn)的模式分布情況,本文選取模式間隔度較大、角向?qū)ΨQ的TE_(04)模為工作模式,通過軟件仿真獲得光子晶體諧振腔內(nèi)該模式的場(chǎng)分布,分析腔體品質(zhì)因數(shù)等參數(shù)在不同介質(zhì)材料下的變化情況。根據(jù)電磁波理論確定工作頻率為0.26 THz時(shí)的回旋管的起振電流、工作磁場(chǎng)等參數(shù),并對(duì)比工作于該模式的普通波導(dǎo)諧振腔的競(jìng)爭(zhēng)模式及起振電流情況。3、應(yīng)用磁控注入式電子槍理論,根據(jù)以上相關(guān)參數(shù),利用軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)了一種橫縱速度比為1.33,引導(dǎo)中心半徑為0.97 mm的雙陽極磁控注入式電子槍。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O441.4;TN752
【圖文】：

波譜,電磁波譜

太赫茲（Terahertz，簡(jiǎn)寫為 THz）波是一種波長(zhǎng)位于 0.03 mm 到 3 mm 范圍內(nèi)的電磁波。1990 年之前，微波毫米波和紅外技術(shù)發(fā)展比較成熟，由于硬件設(shè)備和探測(cè)手段受限，人們對(duì)太赫茲波缺乏深刻認(rèn)知，該波譜成了人們尚未開發(fā)利用的最后波譜區(qū)域，這一頻段被稱為太赫茲間隙[1-3]。圖 1-1 為電磁波譜圖，由圖 1-1可看出太赫茲波位于無線電波和 X 射線中心區(qū)域。

太赫茲,安檢,技術(shù)應(yīng)用,保密通信