本文選題：太赫茲輻射源 + 三反射鏡準(zhǔn)光腔　； 參考：《電子科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：在太赫茲科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中,太赫茲輻射源一直是亟待解決的關(guān)鍵問題之一。真空電子學(xué)太赫茲輻射源具有高功率、高效率、室溫工作等特點(diǎn),長(zhǎng)期以來備受關(guān)注。隨著工作頻率的提高,線性電子注驅(qū)動(dòng)太赫茲輻射源面臨著結(jié)構(gòu)加工困難、互作用效率和輻射強(qiáng)度降低、起振電流升高等問題。在此背景下,本論文主要探索研究三反射鏡準(zhǔn)光腔及孔陣列結(jié)構(gòu)太赫茲輻射源,旨在以簡(jiǎn)單易加工的結(jié)構(gòu)在低電流密度下獲得高互作用效率和高輻射強(qiáng)度,為小型化緊湊型的中高功率太赫茲輻射源的研究和發(fā)展提供有益的參考和新的思路。本論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:1.本論文提出一維堆疊孔陣列結(jié)構(gòu)(MSLS)。從理論和模擬研究了其色散特性、模式分布及其與方形電子注的互作用機(jī)理。該結(jié)構(gòu)中能同時(shí)支持表面波模和體模。與表面波模場(chǎng)強(qiáng)沿表面垂直向外迅速衰減不同,體模在整個(gè)電子注區(qū)域都具有很強(qiáng)的場(chǎng)強(qiáng),因而能與方形電子注有效互作用,該注波互作用效率及輻射場(chǎng)強(qiáng)相比傳統(tǒng)光柵結(jié)構(gòu)顯著增強(qiáng)。此外,相比帶狀注電子槍和光柵結(jié)構(gòu),方形電子注電子槍和MSLS結(jié)構(gòu)更易設(shè)計(jì)和加工,同時(shí),方形電子注也遠(yuǎn)比帶狀注易成形,這將有效降低實(shí)驗(yàn)難度。2.在上述MSLS結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出三維堆疊孔陣列結(jié)構(gòu)(MSLS陣列結(jié)構(gòu))。研究了其色散特性和模式分布,對(duì)結(jié)構(gòu)中模式耦合做了較為詳細(xì)的分析和闡述,并對(duì)其中多電子注與耦合波�；プ饔眠M(jìn)行了模擬研究。多電子注能在結(jié)構(gòu)中激發(fā)起場(chǎng)強(qiáng)很強(qiáng)的特殊分布耦合模式。由于多孔之間的模式耦合和多電子束之間的相互耦合,3×3陣列電子注與耦合波�；プ饔梅浅８咝夷茉跇O低工作電流密度(6A/cm2)下得到很強(qiáng)的輻射場(chǎng)(14.8kV/mm)。因此研究基于這種多電子注互作用機(jī)制的太赫茲輻射源,對(duì)于發(fā)展低起振電流密度、小型化、中高功率太赫茲輻射源具有重要意義和研究?jī)r(jià)值。3.本論文研究了線性預(yù)群聚自由電子基團(tuán)激發(fā)封閉對(duì)稱光柵相干高次諧波太赫茲衍射輻射及其激發(fā)開放圓柱光柵高次諧波Smith-Purcell太赫茲相干輻射。這兩種輻射機(jī)制均能以較低電流密度獲得較高頻率的太赫茲輻射�？蔀榫o湊型連續(xù)波太赫茲輻射源的發(fā)展提供思路�？梢灶A(yù)期,基于此機(jī)制,1THz以上的連續(xù)波輻射源所需電流密度可以控制在50A/cm2以內(nèi),這將極為有利于相對(duì)高頻率的真空電子學(xué)太赫茲輻射源的探索。4.本論文研究了三反射鏡準(zhǔn)光腔增強(qiáng)Smith-Purcell相干輻射。通過對(duì)腔體中的電磁特性進(jìn)行詳細(xì)的理論分析,得到腔體中的電磁場(chǎng)分布、腔體諧振條件以及腔體耦合輸出口的設(shè)計(jì)要求;推導(dǎo)了腔體中的近似場(chǎng)表達(dá)式,對(duì)其做了相關(guān)數(shù)值計(jì)算,并與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果做對(duì)比,結(jié)果十分吻合;研究了圓柱光柵的色散關(guān)系和注波互作用,以及環(huán)形電子注激發(fā)圓柱光柵Smith-Purcell太赫茲相干輻射,并在此基礎(chǔ)上,研究了三反射鏡準(zhǔn)光腔增強(qiáng)Smith-Purcell太赫茲相干輻射及其功率的耦合輸出。三反射鏡準(zhǔn)光腔對(duì)于輻射的振蕩和反饋?zhàn)饔檬沟肧mith-Purcell相干輻射二次諧波頻率純度明顯提高,并且使相干輻射場(chǎng)強(qiáng)和能量均得到顯著增強(qiáng)。該研究能為電子注驅(qū)動(dòng)圓柱系統(tǒng)下Smith-Purcell太赫茲相干輻射源的發(fā)展提供有效的思路,并為太赫茲輻射源的發(fā)展提供有益參考。
[Abstract]:In the process of terahertz science and technology development , the terahertz radiation source has been one of the key problems to be solved urgently .

【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O441.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1779938