三反射鏡準(zhǔn)光腔電磁輻射源的研究.pdf

1、三反射鏡準(zhǔn)光腔是一種介于普通微波諧振腔與光學(xué)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(xué)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(zhǔn)光腔的設(shè)計(jì)思想出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析、計(jì)算機(jī)模擬及實(shí)驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上，提出了三反射鏡準(zhǔn)光腔電磁輻射源的三種方案，并對(duì)其相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討，主要完成了以下幾點(diǎn)理論與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新工作： 1）從三反射鏡準(zhǔn)光腔的構(gòu)想出發(fā)，采用自由電磁振蕩理論對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析

2、，將所求出的腔體中的電磁場(chǎng)分布和計(jì)算機(jī)仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，三者取得了很好的一致。利用計(jì)算機(jī)仿真，形象地給出了從普通的光學(xué)諧振腔演變?yōu)槿瓷溏R準(zhǔn)光腔的過(guò)程，并對(duì)三反射鏡準(zhǔn)光腔進(jìn)行了詳細(xì)的研究。在上述基礎(chǔ)上，加工制作了能在太赫茲頻段工作的三反射鏡準(zhǔn)光腔，并對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種三反射鏡準(zhǔn)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(zhǔn)光腔的場(chǎng)分布特點(diǎn)，首次提出了利用該諧振系統(tǒng)發(fā)展三反射鏡準(zhǔn)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(zhǔn)光腔型虛陰極振蕩器和同軸虛陰極振蕩器的優(yōu)點(diǎn)，采用粒子模擬軟件對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行了模擬，驗(yàn)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(duì)三反射鏡準(zhǔn)光腔中的瓦維洛夫-切倫科夫輻射進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)，提出了利用周期性電子束串在三反射鏡準(zhǔn)光腔中產(chǎn)生相干輻射的方法，此種方法可能會(huì)成為利用微波技術(shù)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(lái)激勵(lì)太赫茲輻射的手段之一。利用粒子模擬軟件對(duì)上述模型進(jìn)行了計(jì)算，取得了預(yù)期的結(jié)果。 4）通過(guò)對(duì)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(diǎn)，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(guān)系。在此基礎(chǔ)上提出了三反射鏡準(zhǔn)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(zhǔn)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(xué)太赫茲輻射源。分析了該模型