圆弧波导中波长临界曲率半径的精确仿真

以径向步长和角向步长为基本变量,介绍了极坐标有限差分光束传播法(FD-BPM)理论,可提高仿真结果的直观程度与效率。确定了不同波长在单模波导中传输的等效参数,建立了等效传输数值模型,在忽略波导吸收与散射损耗的前提下,应用所提出的FD-BPM对几个典型波长的传输进行了仿真分析,得到不同波长的稳定传输临界波导曲率半径,仿真精度达到100μm,并确定了不同波长形成稳定导模时,导模能量密度的归一化传输极限值,得到了波长与临界曲率半径关系的变化规律。

非周期同心圆弧折叠波导行波管的永磁聚焦系统设计

开展了对非周期折叠波导行波管永磁聚焦系统的研究。基于W波段非周期折叠波导行波管的技术指标,根据理论分析和电磁仿真,设计了一套均匀永磁聚焦的电子光学系统,并进行了实物加工与测试。仿真结果表明,在电子主通道直径0.3 mm,长度为40.5 mm的条件下,阴阳极电压差为6 kV,可以产生120 mA的电流,电子通过率100%。测试结果表明,在阴阳极施加6 kV的电压时,阴极发射电流为120 mA,电子通过率为90%,满足高频结构设计要求。

应用变换极坐标系光束传播法研究二维圆弧波导传播特性

演绎了新式步长设置的极坐标系傍轴有限差分光束传播法(FD-BPM)理论,提出一种变换极坐标系FD-BPM思想,使精度更高,计算和分析更简便。基于这些工作,对严格圆弧形二维波导的传输特性进行了综合分析,指出光波在具有相同物理特性、不同曲率半径的波导中传输时,其导模能量与输入能量的比值存在一个极限值,不同波长的光在相同物理结构的波导中传输时,短波比长波更易于形成稳定的导模且损耗小。对S形和C形弯曲的波导计算分析发现:切变损耗的存在使S形波导比相同参数的C形波导导光性能更差,但随着曲率半径的增大,这一差距逐渐缩小,同时指出了不同曲率半径的波导相互连接呈S形或C形时的一些传输规律。对透明边界条件(TBC)对于极坐标FD-BPM的适用性做了分析讨论,认为TBC在应用傍轴极坐标系FD-BPM分析严格圆弧形二维波导时是普遍适用的,不存在反射干扰。