基于光子帶隙結(jié)構(gòu)的微波諧振腔的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、在毫米、亞毫米及太赫茲波段的注-波相互作用回旋器件中，采用基模工作的回旋管由于尺寸小加工困難和熱損耗高，往往需要采用過模結(jié)構(gòu)，然而隨之帶來了更加嚴(yán)重的模式競爭，光子晶體的出現(xiàn)無疑是解決這一問題的有效途徑。本文在計(jì)算了光子晶體結(jié)構(gòu)的能帶特征和全局帶隙圖的基礎(chǔ)上，針對光子晶體回旋管的Q值較高和模式潔凈等問題進(jìn)行了深入研究，分析總結(jié)了一套比較完善對特定頻率的光子晶體回旋管的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
　　首先，針對光子晶體諧振腔Q值較高的問題，分別

2、采用加載介質(zhì)柱的混合結(jié)構(gòu)和介質(zhì)微擾兩種方法對其進(jìn)行有效的控制，并分析了兩種方法對光子晶體諧振腔模式選擇性的影響。結(jié)果表明，兩種方法都能在不改變諧振腔的頻率選擇性和場分布的基礎(chǔ)上有效降低Q值，而介質(zhì)微擾的方法還同時(shí)清除了與TE04模競爭的兩種雜模，提高了模式選擇性。
　　然后，針對PBG諧振腔中仍存在模式競爭且晶格尺寸仍然較小的問題，以TE04模為例，通過對工作點(diǎn)的位置和電子注入?yún)?shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，將TE04模光子晶體諧振腔中的競爭模式

3、全部清除，使諧振腔在整個工作頻段達(dá)到單模工作，并且增加了晶格常數(shù)和金屬柱半徑，使之能夠承受更大的熱損耗，有助于提高諧振腔的功率容量。
　　最后，通過進(jìn)一步研究TE模式的全局帶隙圖和模式分布特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)在高階帶隙內(nèi)，光子晶體結(jié)構(gòu)雖然能抑制競爭模式，但諧振腔未達(dá)到單模工作狀態(tài)。通過對光子晶體回旋管的電子注參數(shù)進(jìn)行注-波非線性理論的數(shù)值模擬研究，使270GHz三次諧波類TE15?；匦苓_(dá)到單模運(yùn)行，有效的抑制了模式競爭。理論上的獲得了43