二維金屬光子帶隙結(jié)構(gòu)及磁化運動等離子體電磁特性的研究.pdf

1、本論文的主要內(nèi)容包括二維斜方格金屬光子帶隙結(jié)構(gòu)和磁化運動等離子體色散特性的研究，其目的是為開發(fā)高頻率、高功率、高效率的新結(jié)構(gòu)、新機理微波器件奠定基礎。 新概念的光子帶隙微波器件，借鑒光子晶體中“禁帶”效應這一優(yōu)秀思想，周期排列介質(zhì)柱或金屬柱形成光子帶隙諧振腔(或波導)取代傳統(tǒng)的圓柱腔結(jié)構(gòu)，稱為光子帶隙微波電真空器件。這種優(yōu)秀的模式選擇結(jié)構(gòu)成功地工作于單模狀態(tài)，具有結(jié)構(gòu)尺寸大、功率容量大、輸入耦合器簡單及腔體易于加工等優(yōu)點，因而具

2、有很大的發(fā)展?jié)摿?。本文基于實空間傳輸矩陣理論，詳細研究了非正交坐標系下二維斜方格金屬光子帶隙結(jié)構(gòu)，給出了計算TE模、TM模完全帶隙結(jié)構(gòu)的一般公式，并分析了填充系數(shù)、任意斜角及金屬柱橫截面對帶隙結(jié)構(gòu)的影響。計算結(jié)果在退化為正方格情況下時，與其他方法的計算結(jié)果取得很好的一致。第四章中給出了實空間傳輸矩陣法的詳細推導過程，并詳細計算了正方格、三角格及任意斜坐標的二維金屬光子帶隙結(jié)構(gòu)，通過選取不同柱截面、周期斜角及填充系數(shù)獲得全局帶隙，對設計各

3、種類型光子帶隙微波器件具有實際的指導意義。 另一類新聚焦機理的微波器件是利用相對論電子束的離子聚焦輻射方式產(chǎn)生電磁輻射，當相對論電子束入射等離子體空間，在一定條件下利用通道中離子空間電荷場對相對論電子束的聚焦方式，使系統(tǒng)能夠產(chǎn)生高于背景等離子體頻率的輻射頻率，利用離子-束聚焦方式代替磁場聚焦，減輕了整管的重量，并且相對論束流強度大大增加，工作頻率和輸出功率都有很大提高。實際上，束-等離子體和波相互作用系統(tǒng)已構(gòu)成特殊的運動等離子體