雙光柵繞射輻射THz源高頻系統(tǒng)的研究.pdf

1、太赫茲波在寬帶通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像、無(wú)損檢測(cè)、安全檢查等領(lǐng)域都有重大的科學(xué)研究?jī)r(jià)值與廣闊的應(yīng)用前景，這使得太赫茲技術(shù)成為二十一世紀(jì)最炙手可熱的研究方向之一。而缺乏小型化、大功率的太赫茲輻射源，已成為太赫茲波應(yīng)用研究發(fā)展的主要瓶頸。雙光柵繞射輻射器件作為一種新型的真空太赫茲輻射源，具有結(jié)構(gòu)緊湊、電子效率高、工作電壓低等許多優(yōu)點(diǎn)，是一類(lèi)極具應(yīng)用前景的太赫茲器件。由于理論的復(fù)雜性，雙光柵繞射輻射器件技術(shù)還并不成熟。本文以雙光

2、柵繞射輻射THz源高頻系統(tǒng)為研究對(duì)象，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，得到的主要研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面:
　　1.對(duì)雙光柵繞射輻射器件的高頻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論研究，得到了開(kāi)放式諧振腔的模式以及場(chǎng)分布情況。通過(guò)對(duì)雙光柵繞射輻射器件高頻系統(tǒng)內(nèi)的模式特性研究，得到了雙光柵繞射輻射器件采用的工作模式并給出了其橫向模式數(shù)，利用場(chǎng)論方法研究了雙光柵繞射輻射器件的高頻結(jié)構(gòu)，得到其高頻場(chǎng)表達(dá)形式。
　　2.研究了雙光柵繞射輻射器件的高頻特性，

3、包括高頻系統(tǒng)內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度分布規(guī)律與Q值特性。分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)模式分布及諧振頻率的影響，提出了增強(qiáng)互作用區(qū)域內(nèi)電磁場(chǎng)的有效方法。采用理論分析方法得到Q值的表達(dá)式及影響因素，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)Q值的影響規(guī)律研究實(shí)現(xiàn)高頻系統(tǒng)Q值的優(yōu)化。給出了一種快速求解高頻結(jié)構(gòu)的諧振頻率及場(chǎng)分布的方法。
　　3.對(duì)雙光柵器件高頻系統(tǒng)內(nèi)部的模式競(jìng)爭(zhēng)特性進(jìn)行了研究，得到了保證工作模式穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的有效方法。研究結(jié)果為解決雙光柵繞射輻射器件高頻系統(tǒng)內(nèi)模式競(jìng)爭(zhēng)

4、奠定了理論基礎(chǔ)。
　　4.采用粒子模擬方法研究了雙光柵繞射輻射器件的注-波互作用這一物理過(guò)程，并對(duì)互作用時(shí)的粒子行為、功率輸出等特性進(jìn)行了分析，研究了雙光柵繞射輻射器件的電調(diào)諧特性。
　　5.對(duì)雙光柵繞射輻射器件高頻系統(tǒng)的大深寬比的光柵結(jié)構(gòu)加工方法進(jìn)行了探索，得到的研究成果為該類(lèi)器件高頻系統(tǒng)的加工提供了有效參考。
　　6.提出了一種新的基于光柵結(jié)構(gòu)的繞射輻射器件，并對(duì)其模式分布與模式競(jìng)爭(zhēng)特性進(jìn)行了數(shù)值分析，為進(jìn)一步深入