平面波在有时变磁等离子体片空间中的传播

本文首次对平面波在有时变磁等离子体片的自由空间中的传播进行了分析。所得结果表明，沿正Ｚ轴传播的平面波（入射波）在磁等离子体片中激励起十一个波，除两个波外，其余波的频率均与入射波频率ω０不相等。其中两个沿正Ｚ轴方向传播，一个沿负Ｚ轴方向传播，这三个波的波数不变；另外八个波的波数与ω０无关，片两边的自由空间有两项场分量。当电子回旋角频率ωｃ为０时，其结论与文献［６］给出的为各向同性等离子体片时的一致；片厚ｄ→∞时，则可得到为磁等离子体半空间时的结论。

时变等离子体高功率微波频率上转换的粒子模拟

基于电磁波与时变介质相互作用能够实现电磁波频率上转换的原理,通过粒子模拟(PIC)方法对电磁波与时变等离子体薄层相互作用进行模拟,实现了频率由2.45GHz提升至130GHz,功率转化效率约为0.39%。探究了等离子体参数(包括等离子体密度、有限的等离子体上升时间以及等离子体薄层厚度)对频率上转换的影响。模拟结果验证了等离子体密度决定上转换频率,与理论结果相符。模拟结果表明,等离子体薄层厚度越大,得到的上转换波的能量越大;等离子体的上升时间越小,上转换波的转换效率和频谱纯度越高。采用等离子体密度2×10^(20)cm^(-3),等离子体厚度1cm,等离子体上升时间0.04ns可以得到可观的130GHz上转换波输出。