FEL太赫茲源低損耗光腔與傳輸系統(tǒng)研究.pdf

1、基于自由電子激光技術(shù)的太赫茲源，具有輸出功率高、波長大范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)、光束品質(zhì)好等優(yōu)點，是實現(xiàn)可調(diào)諧、高功率太赫茲源的最佳途徑之一。光學(xué)諧振腔是自由電子激光裝置中的重要組成部分，為實現(xiàn)太赫茲波在光學(xué)諧振腔內(nèi)的振蕩放大，最終達到高功率的飽和輸出，必須使得光學(xué)諧振腔內(nèi)的單程增益大于光學(xué)諧振腔內(nèi)的損耗，因此設(shè)計低損耗的光學(xué)諧振腔是獲得太赫茲高功率輸出的關(guān)鍵。
　　針對太赫茲波段的特點，為了提高增益、減小損耗，在傳統(tǒng)開放式光學(xué)諧振腔基礎(chǔ)上

2、全程加入了波導(dǎo)約束結(jié)構(gòu)。論文重點研究了波導(dǎo)約束結(jié)構(gòu)下光學(xué)諧振腔內(nèi)存在的傳播模式、波導(dǎo)內(nèi)的傳輸損耗以及波導(dǎo)與自由空間的耦合損耗問題；同時針對太赫茲波在大氣環(huán)境中傳播時衰減嚴(yán)重的問題，分析設(shè)計了低損耗的高功率太赫茲光束傳輸系統(tǒng)。
　　首先，論文針對實際項目中所設(shè)計的波導(dǎo)約束光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)，分別詳細計算分析了波導(dǎo)的歐姆損耗和漸變波導(dǎo)部分的反射損耗，并結(jié)合HFSS仿真軟件進行對比驗證，結(jié)果表明所設(shè)計的波導(dǎo)約束結(jié)構(gòu)在太赫茲波段的波導(dǎo)傳輸損耗

3、可以近似忽略。
　　然后，論文采用模式分解法分析了波導(dǎo)端口與反射鏡之間的耦合損耗問題，研究了最小耦合損耗與最佳反射鏡曲率半徑之間的關(guān)系，并結(jié)合實際空間尺寸的限制設(shè)計了一個在50μm-100μm范圍內(nèi)耦合損耗都足夠小的反射鏡。通過對波導(dǎo)約束下光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)的耦合損耗的相關(guān)計算與分析，使得光學(xué)諧振腔的損耗符合低損耗要求，同時為設(shè)計影響增益的電子束、波蕩器等參數(shù)提供了參考依據(jù)。
　　最后，論文針對所產(chǎn)生的太赫茲波需要遠距離、低損耗