摘要：本文研究了一种太赫兹波段双环超材料慢波结构,并具有同轴引出结构的相对论过模表面波振荡器.设计了超材料同轴过模慢波结构;通过色散特性,进行了模式选择和过模结构电子束电参数和几何参数的设计;根据超材料同轴慢波结构的特点,设计了具有同轴引出结构的末端同轴输出段.粒子模拟结果表明,在电子束电压为600 kV和电流为1.0 k A,引导磁场为2.0 T时,同轴超材料慢波结构过模表面波振荡器输出稳定单频的0.141 THz电磁波,峰值功率为316.8 MW.

摘要：论文对0.34 THz大功率过模表面波振荡器进行了模拟设计和初步实验研究.针对高过模比(D/λ≈6.8)慢波结构,根据小信号理论选择了合适的慢波结构尺寸和电子束距壁距离,实现了器件在表面波TM01模的π点附近谐振.根据PIC模拟结果,表面波振荡器可以实现频率和功率分别为0.34 THz和22.8 MW的太赫兹波输出.采用微细电火花加工技术完成了不锈钢慢波结构的一体化精细加工,并基于小型化脉冲功率驱动源搭建了实验装置.初步的实验结果表明,在电子束电压和电流分别约为420 kV和3.1 kA时,0.34 THz大功率过模表面波振荡器输出脉冲的频率范围为0.319—0.349 THz,辐射功率不小于250 kW,脉宽约为2 ns.最后分析讨论了实验输出功率与模拟结果相差较大的原因,为表面波振荡器的性能改善奠定了基础.

摘要：提出了一种新型过模高功率太赫兹表面波振荡器,其中慢波系统是由一段过模圆柱波导内壁沿圆周方向平行挖去若干个均匀环形槽构成,相邻槽间距固定不变.该结构较之传统的单模结构能有效降低管内电场强度,避免场击穿,提高系统的功率容量.同时,提出了一种基于表面波工作机制的综合选模方案,即通过电动力学结构选模及电子注参数选模相结合,使系统稳定工作于单模表面波状态,从而达到模式选择的目的.该方法能有效解决过模慢波系统内的模式竞争问题.利用2.5维粒子模拟程序UNIPIC对振荡器进行了物理设计和性能优化,得到了一套最优工作参数.在500 kV电子注电压、1.5 kA电子注电流条件下,模拟得到了42 MW的峰值功率输出,振荡频率高于0.14 THz,模式为TM01,信号的时域波形及频谱特性良好.

摘要：采用轴向电场分解与PIC(Particle-in-cell)模拟相结合的方法,研究了二极管参数、引导磁场和输出结构等因素对0.14 THz过模表面波振荡器输出太赫兹波模式的影响。当太赫兹波实现稳定输出时,其模式成分和相对相位差基本不受二极管电压的上升沿、幅度和引导磁场大小的影响,除非振荡器的工作状态发生了明显改变,但它们对阳极半径和阴阳极间距的变化较为敏感。在较小的二极管电压、阳极半径或阴阳极间距下振荡器能获得一定成分的TM01模太赫兹波输出。输出结构决定了输出太赫兹波的模式成分。通过合理设计锥形输出结构的参数,能够实现相同功率水平下的纯净TM01模输出,简单有效地解决过模表面波振荡器的多模输出问题。

摘要：为研制大功率太赫兹源,提出以切连科夫表面波振荡器为基础,采用过模结构来研究0.34THz信号的产生.重点研究了慢波结构的各参数对器件输出性能的影响,对慢波结构进行了优化设计,并采用数值模拟方法,对慢波结构实际参数的选取和实验中所允许的加工精度提了具体要求;最后采用粒子模拟对该结构进行了"热腔"模拟计算.结果表明该结构能够产生频率为0.34THz,输出功率约为7.8MW的太赫兹信号,并且稳定工作于表面波振荡器状态.该结果为下一步0.34THz太赫兹源的研制奠定了基础.

摘要：为研制大功率紧凑型太赫兹源,开展了0.22THz大功率太赫兹源的理论设计研究。THz源采用表面波振荡器结构。重点研究了慢波结构对太赫兹源产生信号的影响,并对慢波结构进行了优化。结合二极管参数的选取,对该源结构进行了粒子模拟,结果表明:在馈入电压200kV,电流2900A的条件下,输出信号频率为0.22THz,输出功率为19.5MW,效率约为3.3%。

摘要：为研制大功率紧凑型太赫兹源,开展了0.22 THz大功率太赫兹源的理论设计研究.THz源采用了表面波振荡器(SWO)结构,研究了慢波结构对太赫兹源产生信号的影响,对慢波结构进行了优化,并结合二极管参数的选择,对THz源结构进行了粒子模拟.结果表明:在馈入电压为200 kV,电流为2.9 kA的条件下,输出信号频率为0.22 THz,功率为19.5 MW,转换效率约为3.3％.