THz扩展互作用振荡器的多段式折叠波导高频结构注波互作用分析

为了提高大赫兹扩展互作用振荡器(EIO)的输出功率,改进了两段式折叠波导慢波结构,并提出了三段式折叠波导新型慢波结构。分析了折叠波导的色散特性,通过进行三维粒子模拟,研究了单段式、两段式和三段式折叠波导的输出特性。单段式折叠波导EIO最大输出功率为46 W,改进后两段式EIO输出功率提升了84.8%到86 W,并比改进前提高了10.3%,三段式EIO输出功率比单段式提高了143.5%,达到112 W。采用多段式折叠波导作为EIO的慢波结构比单段式具有显著的优越性。

沟道加载矩形波导的色散特性研究

提出了一种关于沟道加载矩形波导色散关系的理论分析方法并给出了相关公式。在该方法中,矩形波导和沟道中的场可以各自被精确地表示为无穷空间谐波的叠加和无穷驻波的叠加。在分界面上应用电磁场边界匹配条件可以得到一个有无穷多个方程的方程组,然后通过截断无穷序列来求解该方程组。该理论分析方法的优点是考虑了沟道宽边方向上的驻波的无穷序列的叠加。使用该理论方法所求的色散关系的结果与使用CST软件仿真的结果非常一致。

太赫兹波段Smith-Purcell辐射的介质加载光栅高频特性

提出了一种用于Smith-Purcell效应器件的介质加载光栅慢波结构,通过研究该结构的注-波互作用过程,推导出带电子注的色散方程,并数值求解出波的线性增长率.利用色散方程,结合电磁场传播的边界条件,推导出Smith-Purcell效应振荡器工作所需的起振电流.详细研究了高频结构长度、电子注主要参数和介质相对介电常数对起振电流的影响,并与普通金属光栅结构进行了比较.结果表明:保持其他参数不变时,高频结构长度越短,起振电流越大;保持高频结构参数不变时,起振电流随电子注厚度和注-栅距离的增大而增大,随电子注电压的增大而减小;与金属光栅相比,介质的引入提高了注-波互作用的增长率,有效减小了振荡器的起振电流.理论计算结果与软件CHIPIC的模拟结果比较符合.