基于多電子注激發(fā)高次諧波的太赫茲信號(hào)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?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值的頻段，在生物醫(yī)療、安全防恐和通信等各個(gè)方面都有著潛在的使用價(jià)值。而作為整個(gè)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(gè)迫在眉睫的科學(xué)技術(shù)問(wèn)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(duì)促進(jìn)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(hào)源，近年來(lái)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(tuán)的高次諧波點(diǎn)作為它的主要工作頻段,因此降低了對(duì)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(guó)內(nèi)外科學(xué)家們的研究重點(diǎn)。
　　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(shí)現(xiàn)

3、了錯(cuò)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(qiáng)SP超輻射，主要工作如下：
　?。?）運(yùn)用邊界條件和場(chǎng)匹配對(duì)光柵的色散進(jìn)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(dòng)對(duì)周期結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)單、雙電子注與光柵的互作用過(guò)程進(jìn)行了研究。
　?。?）研究了交錯(cuò)雙電子團(tuán)的電磁特性，發(fā)現(xiàn)交錯(cuò)電子雙團(tuán)能夠增強(qiáng)電子團(tuán)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(duì)直流電子注

4、進(jìn)行預(yù)調(diào)制，使其產(chǎn)生交錯(cuò)電子雙團(tuán)；第二段用于產(chǎn)生電磁輻射，調(diào)制頻率為周期電子雙團(tuán)的二次諧波。結(jié)果顯示第一段的交錯(cuò)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(cuò)電子雙團(tuán)。此時(shí)，群聚后的電子團(tuán)通過(guò)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(cuò)雙電子團(tuán)的輻射強(qiáng)度要高于對(duì)稱雙電子團(tuán)所激發(fā)的輻射強(qiáng)度。
　?。?）研究了一種雙電子注激發(fā)對(duì)稱雙光柵SP超輻射的太赫茲源。通過(guò)將SP輻射與準(zhǔn)光模式相互耦合實(shí)現(xiàn)了對(duì)SP高次諧波輻射的有效增強(qiáng)