太赫茲是指頻率處于頻率為0.1THz¹0THz之間的電磁波。太赫茲科學(xué)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域具有極其廣泛的應(yīng)用前景。然而現(xiàn)在太赫茲頻段應(yīng)用的一個(gè)主要問題就是缺乏大功率、緊湊的太赫茲源。本文面對(duì)太赫茲輻射源十分缺乏的現(xiàn)狀,采用了理論結(jié)合粒子模擬的方法,對(duì)兩種基于史密斯帕塞爾輻射的器件進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本文的工作主要如下:1.對(duì)史密斯帕塞爾輻射和史密斯帕塞爾相干輻射進(jìn)行了理論和仿真研究。研究了獲得90度方向的相干輻射的條件,并比較了單雙電子束對(duì)相干輻射強(qiáng)度的影響,發(fā)現(xiàn)采用雙電子束可以明顯增強(qiáng)相干輻射的強(qiáng)度為單電子束相干輻射的3倍。2.提出了一個(gè)雙電子束激勵(lì)的利用共焦開放式準(zhǔn)光學(xué)諧振腔的基于史密斯帕塞爾相干輻射的振蕩器。仿真結(jié)果表明利用光柵的表面波調(diào)制雙電子束產(chǎn)生周期的電子束團(tuán),周期電子束團(tuán)可以有效激勵(lì)起史密斯帕塞爾相干輻射,并且在腔內(nèi)形成穩(wěn)定的模式。3.通過數(shù)值仿真,比較了雙電子束共焦開放式準(zhǔn)光腔和平板開放式準(zhǔn)光腔的優(yōu)劣。發(fā)現(xiàn)共焦腔的儲(chǔ)能可以提升至平板腔的7倍而Q至可以提升18.5%。最后研究了雙電子束共焦開放式準(zhǔn)光腔振蕩器的工作,此器件可以在較低的輸入電壓14.8k V和束... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電磁波段頻譜已經(jīng)對(duì)應(yīng)電磁波的應(yīng)用太赫茲的廣泛研究開始于上世紀(jì)90年代[9]

對(duì)人體損傷小，是很有前景的下一代安檢技術(shù)[16]。而太赫茲輻射源是太赫茲技術(shù)的基礎(chǔ)。因而，太赫茲源在國內(nèi)外被廣泛研究，且現(xiàn)在太赫茲技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要的限制就是缺少高功率，寬頻帶，緊湊的小的穩(wěn)定的太赫茲源。太赫茲輻射源可以主要分為：光學(xué)驅(qū)動(dòng)、固態(tài)振蕩器、真空電子器件。然而于光學(xué)器件和固態(tài)器件，其優(yōu)勢(shì)是可以做到較高頻段，其輸出頻率可以達(dá)到THz 以上。但是其功率通常都很低，通常為幾個(gè)毫瓦到幾十個(gè)毫瓦。而對(duì)于真空子器件如返波振蕩器(Backward Wave Oscillator)，可以產(chǎn)生較高的功率輸出，超 100mW，但是其工作電壓電流都要求很高，并且因?yàn)槌叽绾苄。谥谱鞴に嚿嫌泻芏嗬щy[17-21]。因而探尋新的高功率的緊湊的太赫茲源非常有必要。.2 史密斯帕塞爾相干輻射器件1953 年，美國科學(xué)家 S.J.Smith 和 E.M.Purcell 第一次發(fā)現(xiàn)了史密斯帕塞爾輻現(xiàn)象。他們的研究表明了當(dāng)運(yùn)動(dòng)電子通過周期光柵表面時(shí)，會(huì)向外產(chǎn)生電磁波射輻射，因此這種輻射變被稱為史密斯帕塞爾輻射。這種輻射是非相干的[22]。

年美國 J.urata 等人首次通過實(shí)驗(yàn)觀察到了相干輻射現(xiàn)象，又可賽爾超輻射。他們采用的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖 1-2。年法國的學(xué)者J. Gardelle and J. T. Donohue對(duì)史密斯帕塞爾現(xiàn)象進(jìn)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究[23]。而后他們相關(guān)團(tuán)隊(duì)還在近年提出了利用斯帕塞爾效應(yīng)的太赫茲振蕩器如圖 1-3，其產(chǎn)生的太赫茲頻率可該實(shí)驗(yàn)所用電壓為 80keV，電流為 10-20A，獲得了 2.5KW 的一率為 100GHz，和超過 100W 的頻率為 200GHz 的 2 次諧波輸出 V. L. Bratman, A. E. Fedotov, P. B. Makhalov 等人也對(duì)這個(gè)種器因?yàn)槠漭椛漕l率總是電子束與表面波頻率的整數(shù)倍，而稱之為器[24]。而韓國科學(xué)家 Young-Min Shin 對(duì)孔陣列構(gòu)進(jìn)行了研究，與其相互作用下會(huì)產(chǎn)生相位差，并且得到更強(qiáng)的史密斯怕賽爾輻內(nèi)，電子科技大學(xué)的劉盛綱院士對(duì)三反射鏡系統(tǒng)進(jìn)行了理論和教授在 2001 年對(duì) 3 毫米波段環(huán)狀電子束器件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。帕賽爾輻射和相干輻射的理論進(jìn)行了研究。張亞鑫教授對(duì)多電塞爾效應(yīng)的相關(guān)理論進(jìn)行了大量研究。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]介質(zhì)加載復(fù)合光柵結(jié)構(gòu)的色散特性研究[J]. 曹苗苗,劉文鑫,王勇,李科.  物理學(xué)報(bào). 2014(02)
[2]太赫茲科學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用的新發(fā)展[J]. 劉盛綱,鐘任斌.  電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(05)



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