【摘要】：基于電磁波與時(shí)變介質(zhì)相互作用能夠?qū)崿F(xiàn)電磁波頻率上轉(zhuǎn)換的原理,通過(guò)粒子模擬(PIC)方法對(duì)電磁波與時(shí)變等離子體薄層相互作用進(jìn)行模擬,實(shí)現(xiàn)了頻率由2.45GHz提升至130GHz,功率轉(zhuǎn)化效率約為0.39%。探究了等離子體參數(shù)(包括等離子體密度、有限的等離子體上升時(shí)間以及等離子體薄層厚度)對(duì)頻率上轉(zhuǎn)換的影響。模擬結(jié)果驗(yàn)證了等離子體密度決定上轉(zhuǎn)換頻率,與理論結(jié)果相符。模擬結(jié)果表明,等離子體薄層厚度越大,得到的上轉(zhuǎn)換波的能量越大;等離子體的上升時(shí)間越小,上轉(zhuǎn)換波的轉(zhuǎn)換效率和頻譜純度越高。采用等離子體密度2×10~(20)cm~(-3),等離子體厚度1cm,等離子體上升時(shí)間0.04ns可以得到可觀的130GHz上轉(zhuǎn)換波輸出。
[Abstract]:Based on the principle that the interaction between electromagnetic wave and time-varying medium can realize the frequency up-conversion of electromagnetic wave, the interaction between electromagnetic wave and time-varying plasma thin layer is simulated by particle simulation (PIC) method. The frequency is raised from 2.45GHz to 130 GHz, and the power conversion efficiency is about 0.39 GHz. The influence of plasma parameters (including plasma density, limited plasma rise time and plasma thin layer thickness) on the frequency upconversion is investigated. The simulation results show that the plasma density determines the up-conversion frequency, which is in agreement with the theoretical results. The simulation results show that the larger the thickness of the plasma thin layer, the greater the energy of the upconversion wave, and the smaller the rising time of the plasma, the higher the conversion efficiency and spectral purity of the upconversion wave. Using the plasma density of 2 脳 10 ~ (20) cm~ (-3), the plasma thickness of 1 cm and the rising time of the plasma, 0.04ns, the 130GHz upconversion wave output can be obtained.
【作者單位】： 西安交通大學(xué)電子物理與器件教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51677145)
【分類號(hào)】：O441.4;O53

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本文編號(hào)：2241978