基于多電子注激發(fā)高次諧波的太赫茲信號源研究.pdf

1、太赫茲波（THz）是指頻率在100GHz到10THz的電磁波。太赫茲波處于微波電子學(xué)和紅外光子學(xué)之間，在電磁波譜中屬于有待開發(fā)且具有非常大的研究價值和應(yīng)用價值的頻段，在生物醫(yī)療、安全防恐和通信等各個方面都有著潛在的使用價值。而作為整個太赫茲發(fā)展的關(guān)鍵器件，研發(fā)小型大功率高效率的太赫茲源是一個迫在眉睫的科學(xué)技術(shù)問題。目前，如何發(fā)展大功率，高效率，結(jié)構(gòu)緊湊的太赫茲源對促進太赫茲的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。電真空太赫茲源作為一種十分重要的太赫茲

2、信號源，近年來備受關(guān)注。然而，隨著工作頻率的大幅度提高，由于尺寸共渡效應(yīng)，傳統(tǒng)的電真空太赫茲源性能受到限制。而基于 Smith-Purcell超輻射原理的太赫茲輻射源器件，它主要是把基于電子團的高次諧波點作為它的主要工作頻段,因此降低了對加工精度的要求，并且 SP超輻射可以與準(zhǔn)光諧振腔相結(jié)合。在最近幾年也成為了國內(nèi)外科學(xué)家們的研究重點。
　　本論文將多電子注相干Smith-Purcell（SP）太赫茲輻射與準(zhǔn)光諧振模式相結(jié)合，實現(xiàn)

3、了錯位雙電子注太赫茲SP超輻射以及雙電子注平板準(zhǔn)光增強SP超輻射，主要工作如下：
　　（1）運用邊界條件和場匹配對光柵的色散進行了分析，然后使用數(shù)學(xué)工具繪制出了理論推導(dǎo)的色散曲線。分析了結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)變動對周期結(jié)構(gòu)的影響，并對單、雙電子注與光柵的互作用過程進行了研究。
　?。?）研究了交錯雙電子團的電磁特性，發(fā)現(xiàn)交錯電子雙團能夠增強電子團的二次諧波成分。隨后我們研究了一種兩段式高頻結(jié)構(gòu)的電磁輻射源，第一段主要用于對直流電子注

4、進行預(yù)調(diào)制，使其產(chǎn)生交錯電子雙團；第二段用于產(chǎn)生電磁輻射，調(diào)制頻率為周期電子雙團的二次諧波。結(jié)果顯示第一段的交錯雙光柵結(jié)構(gòu)能調(diào)制直流電子注并讓并其群聚成為交錯電子雙團。此時，群聚后的電子團通過后段的單光柵結(jié)構(gòu)后，SP超輻射被激發(fā)。研究結(jié)果證明，交錯雙電子團的輻射強度要高于對稱雙電子團所激發(fā)的輻射強度。
　?。?）研究了一種雙電子注激發(fā)對稱雙光柵SP超輻射的太赫茲源。通過將SP輻射與準(zhǔn)光模式相互耦合實現(xiàn)了對SP高次諧波輻射的有效增強