三反射鏡準光腔電磁輻射源的研究.pdf

1、三反射鏡準光腔是一種介于普通微波諧振腔與光學諧振腔之間的諧振系統(tǒng)，在發(fā)展新型電磁輻射源，尤其是基于真空電子學的高功率太赫茲輻射源方面可以發(fā)揮具大的作用。本文從三反射鏡準光腔的設計思想出發(fā)，對其進行了詳細的理論分析、計算機模擬及實驗研究。在此基礎上，提出了三反射鏡準光腔電磁輻射源的三種方案，并對其相關問題進行了探討，主要完成了以下幾點理論與實驗創(chuàng)新工作： 1）從三反射鏡準光腔的構(gòu)想出發(fā)，采用自由電磁振蕩理論對其進行了詳細的理論分析

2、，將所求出的腔體中的電磁場分布和計算機仿真及實驗結(jié)果進行了對比，三者取得了很好的一致。利用計算機仿真，形象地給出了從普通的光學諧振腔演變?yōu)槿瓷溏R準光腔的過程，并對三反射鏡準光腔進行了詳細的研究。在上述基礎上，加工制作了能在太赫茲頻段工作的三反射鏡準光腔，并對其進行了相關測試，實驗驗證了這種三反射鏡準光腔從毫米波到太赫茲頻段都能夠很好的工作。 2)根據(jù)三反射鏡準光腔的場分布特點，首次提出了利用該諧振系統(tǒng)發(fā)展三反射鏡準光腔同軸虛陰

3、極振蕩器的方案模型。該振蕩器模型充分結(jié)合了現(xiàn)階段發(fā)展較好的準光腔型虛陰極振蕩器和同軸虛陰極振蕩器的優(yōu)點，采用粒子模擬軟件對上述系統(tǒng)進行了模擬，驗證了該方案具有一定的可行性。 3)從周期性電子束產(chǎn)生的瓦維洛夫-切倫科夫輻射的理論研究出發(fā)，對三反射鏡準光腔中的瓦維洛夫-切倫科夫輻射進行了詳細的理論推導，提出了利用周期性電子束串在三反射鏡準光腔中產(chǎn)生相干輻射的方法，此種方法可能會成為利用微波技術中發(fā)展很好的射頻加速器產(chǎn)生的周期性電子束

4、串來激勵太赫茲輻射的手段之一。利用粒子模擬軟件對上述模型進行了計算，取得了預期的結(jié)果。 4）通過對電子束與金屬光柵的互作用分析，給出了最佳的光柵尺寸及互作用點，明確了電子束與金屬光柵表面波互作用與史密斯-帕塞爾輻射的關系。在此基礎上提出了三反射鏡準光腔史密斯-帕塞爾輻射的研究模型，在采用雙平板電子束的情況下，該模型可以充分利用三反射鏡準光腔的功率合成功能，發(fā)展出一種結(jié)構(gòu)緊湊的、有足夠輸出功率的真空電子學太赫茲輻射源。分析了該模型