周期陣列結構與電子注互作用機理的研究.pdf

1、太赫茲科學技術發(fā)展迅速，而太赫茲輻射源的研發(fā)是其中的關鍵技術。本論文主要探索一種能將電子學與光子學相結合從而產生太赫茲輻射的新型太赫茲源器件，并研究分析其中的一些物理現(xiàn)象和物理機制。 在探索電子學與光子學相結合產生太赫茲輻射的過程中，本論文主要研究了如下內容并取得如下結果： 一．本論文探討利用電子注掠過金屬表面直接激發(fā)金屬中的表面等離子體波并與之互作用的可能性。相比于傳統(tǒng)的電子或光子直接作用于金屬表面激發(fā)表面等離子體波，

2、這是一個新的嘗試。通過理論推導，證明了電子注的等離子體頻率只需達到金屬中的等離子體波振蕩頻率的10-4倍，就可以直接激發(fā)金屬中的表面等離子體波并與之互作用。 二．本論文探討了電子注與亞波長孔陣列結構中的仿表面等離子體波互作用的情況。通過理論分析以及計算機粒子模擬，證明了電子注可以與亞波長孔陣列結構中的仿表面等離子體波互作用，并指出此種亞波長孔陣列結構與傳統(tǒng)慢波結構相比所具有的優(yōu)勢。利用亞波長孔陣列結構中的透射現(xiàn)象，設計了雙電子注

3、與亞波長孔陣列結構的互作用模型，粒子模擬結果證明電子注的調制深度大大加深，從而證明此方法可以產生更大功率的太赫茲輸出。 三．本論文在研究電子注與亞波長孔陣列結構互作用的過程中，發(fā)現(xiàn)了雙邊的衍射輻射現(xiàn)象。利用經典的基于格林函數(shù)的積分方程的方法，從理論上推導了電子注激發(fā)亞波長孔陣列結構雙邊衍射輻射的整個物理過程，求得了各個區(qū)域場的解析表達式。運用計算機粒子模擬軟件，證明了理論推導的正確性。在此基礎上，利用解析解分析了雙邊衍射輻射的各

4、種情況，并從物理機制上給予了解釋。本論文利用電子注作為激發(fā)源，驗證了亞波長孔陣列的透射現(xiàn)象，闡述了電子注作為激發(fā)源比其他平面波激發(fā)源所具有的優(yōu)勢，并探討了結構深度對透射的影響。本論文還對亞波長孔陣列的透射現(xiàn)象進行了微波波段的實驗研究，由平面波激發(fā)的亞波長孔陣列的透射現(xiàn)象的實驗結果，從另一個角度驗證了理論推導的正確性及可擴展性。 四．本論文探討了另外一種周期孔陣列結構-光子晶體中的輻射現(xiàn)象。運用平面波展開法和等離子體粒子模擬方法討