高次諧波太赫茲準(zhǔn)光回旋放大器仿真設(shè)計(jì)研究.pdf

1、太赫茲波是指在0.1THz~10THz范圍內(nèi)的電磁波，具有高分辨率、超寬帶等優(yōu)點(diǎn)?；匦胁ü苁且噪娮踊匦}塞效應(yīng)為基礎(chǔ)的高功率電真空器件，準(zhǔn)光回旋行波放大器是以準(zhǔn)光波導(dǎo)作為互作用結(jié)構(gòu)的放大器。由于工作在基次諧波時(shí)，回旋行波管對(duì)工作磁場(chǎng)要求較高，選取高次諧波可以有效地解決此問(wèn)題?；匦胁ü苓x取二次或三次諧波是相對(duì)適合的。
　　本文所采用的是準(zhǔn)光波導(dǎo)做互作用結(jié)構(gòu)，研究的是工作在二次諧波的回旋行波放大器。主要工作如下：
　　1、對(duì)

2、準(zhǔn)光腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析及研究。對(duì)準(zhǔn)光腔中的高斯波束進(jìn)行研究，推導(dǎo)出了腔體中高斯波束方程并得到準(zhǔn)光腔中電磁場(chǎng)分布。分析了腔體中的衍射損耗對(duì)不同模式不同，并比較了圓波導(dǎo)與準(zhǔn)光波導(dǎo)中的模式稀疏度。給出了選擇工作模式時(shí)需要考慮的一些因素。
　　2、從基本的回旋管動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)，并得到電子回旋脈塞的色散方程。對(duì)準(zhǔn)光腔腔體仿真，然后對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)不斷優(yōu)化，確定最終數(shù)值。對(duì)輸入結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用標(biāo)準(zhǔn)的WR8波導(dǎo)。基于幾何光學(xué)的方法設(shè)計(jì)輸出耦合度

3、端，將準(zhǔn)光波導(dǎo)中的HE06模轉(zhuǎn)換成矩形波導(dǎo)模。
　　3、首先研究了工作在基波的0.14THz的回旋行波放大器。分析出準(zhǔn)光截?cái)嘟Y(jié)構(gòu)能夠使放大器進(jìn)行穩(wěn)定的工作，在輸入功率1W時(shí)，得到1.25kW的輸出功率，最大增益達(dá)到31dB。
　　4、在基次諧波的基礎(chǔ)上研究工作在二次諧波的0.14THz的回旋行波放大器，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對(duì)三維模型進(jìn)行粒子模擬，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)與各個(gè)電參數(shù)。在輸入功率3W時(shí)，仿真得到了382W的功率輸出，最大增益21dB