基于史密斯帕塞爾輻射的準光腔器件研究
發(fā)布時間：2021-04-02 12:53
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)用的一個主要問題就是缺乏大功率、緊湊的太赫茲源。本文面對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,對兩種基于史密斯帕塞爾輻射的器件進行了系統(tǒng)的研究。本文的工作主要如下:1.對史密斯帕塞爾輻射和史密斯帕塞爾相干輻射進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相干輻射強度的影響,發(fā)現(xiàn)采用雙電子束可以明顯增強相干輻射的強度為單電子束相干輻射的3倍。2.提出了一個雙電子束激勵的利用共焦開放式準光學(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,周期電子束團可以有效激勵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光腔和平板開放式準光腔的優(yōu)劣。發(fā)現(xiàn)共焦腔的儲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)位級別】：碩士
【部分圖文】：
電磁波段頻譜已經(jīng)對應(yīng)電磁波的應(yīng)用太赫茲的廣泛研究開始于上世紀90年代[9]
對人體損傷小，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、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)勢是可以做到較高頻段，其輸出頻率可以達到THz 以上。但是其功率通常都很低，通常為幾個毫瓦到幾十個毫瓦。而對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，并且因為尺寸很小，在制作工藝上有很多困難[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運動電子通過周期光柵表面時，會向外產(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 等人首次通過實驗觀察到了相干輻射現(xiàn)象，又可賽爾超輻射。他們采用的實驗裝置和實驗數(shù)據(jù)如圖 1-2。年法國的學(xué)者J. Gardelle and J. T. Donohue對史密斯帕塞爾現(xiàn)象進值計算和實驗研究[23]。而后他們相關(guān)團隊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驗所用電壓為 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 等人也對這個種器因為其輻射頻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 對孔陣列構(gòu)進行了研究，與其相互作用下會產(chǎn)生相位差，并且得到更強的史密斯怕賽爾輻內(nèi)，電子科技大學(xué)的劉盛綱院士對三反射鏡系統(tǒng)進行了理論和教授在 2001 年對 3 毫米波段環(huán)狀電子束器件進行了實驗研究。帕賽爾輻射和相干輻射的理論進行了研究。張亞鑫教授對多電塞爾效應(yīng)的相關(guān)理論進行了大量研究。
【參考文獻】：
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. 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. 2009(05)
本文編號：3115310
【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)位級別】：碩士
【部分圖文】：
電磁波段頻譜已經(jīng)對應(yīng)電磁波的應(yīng)用太赫茲的廣泛研究開始于上世紀90年代[9]
對人體損傷小，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、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)勢是可以做到較高頻段，其輸出頻率可以達到THz 以上。但是其功率通常都很低，通常為幾個毫瓦到幾十個毫瓦。而對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，并且因為尺寸很小，在制作工藝上有很多困難[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運動電子通過周期光柵表面時，會向外產(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 等人首次通過實驗觀察到了相干輻射現(xiàn)象，又可賽爾超輻射。他們采用的實驗裝置和實驗數(shù)據(jù)如圖 1-2。年法國的學(xué)者J. Gardelle and J. T. Donohue對史密斯帕塞爾現(xiàn)象進值計算和實驗研究[23]。而后他們相關(guān)團隊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驗所用電壓為 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 等人也對這個種器因為其輻射頻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 對孔陣列構(gòu)進行了研究，與其相互作用下會產(chǎn)生相位差，并且得到更強的史密斯怕賽爾輻內(nèi)，電子科技大學(xué)的劉盛綱院士對三反射鏡系統(tǒng)進行了理論和教授在 2001 年對 3 毫米波段環(huán)狀電子束器件進行了實驗研究。帕賽爾輻射和相干輻射的理論進行了研究。張亞鑫教授對多電塞爾效應(yīng)的相關(guān)理論進行了大量研究。
【參考文獻】：
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. 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. 2009(05)
本文編號：3115310
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