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0.34 THz大功率过模表面波振荡器研究

王光强 王建国 李爽 王雪锋 陆希成 宋志敏

0.34 THz大功率过模表面波振荡器研究

王光强, 王建国, 李爽, 王雪锋, 陆希成, 宋志敏
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  • 论文对0.34 THz大功率过模表面波振荡器进行了模拟设计和初步实验研究. 针对高过模比(D/λ ≈ 6.8)慢波结构, 根据小信号理论选择了合适的慢波结构尺寸和电子束距壁距离, 实现了器件在表面波TM01模的π点附近谐振. 根据PIC模拟结果, 表面波振荡器可以实现频率和功率分别为0.34 THz和22.8 MW的太赫兹波输出. 采用微细电火花加工技术完成了不锈钢慢波结构的一体化精细加工, 并基于小型化脉冲功率驱动源搭建了实验装置. 初步的实验结果表明, 在电子束电压和电流分别约为420 kV和3.1 kA时, 0.34 THz大功率过模表面波振荡器输出脉冲的频率范围为0.319–0.349 THz, 辐射功率不小于250 kW, 脉宽约为2 ns. 最后分析讨论了实验输出功率与模拟结果相差较大的原因, 为表面波振荡器的性能改善奠定了基础.
    [1]

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    Bratman V, Glyavin M, Idehara T, Kalynov Y, Luchinin A, Manuilov V, Mitsudo S, Ogawa I, Saito T, Tatematsu Y, Zapevalov V 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 37 36

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    Nusinovich G S, Pu R F, Antonsen T M, Sinitsyn O V, Rodgers J, Mohamed A, Silverman J, Sheikhly M A, Dimant Y S, Milikh G M 2011 J Infrared Milli Terahertz Waves 32 380

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  • [1] 王光强, 王建国, 李爽, 王雪锋, 童长江, 陆希成, 郭伟杰. 0.14THz过模表面波振荡器的模式分析. 物理学报, 2013, 62(15): 150701. doi: 10.7498/aps.62.150701
    [2] 赵文娟, 陈再高, 郭伟杰. 慢波结构爆炸发射对高功率太赫兹表面波振荡器的影响. 物理学报, 2015, 64(15): 150702. doi: 10.7498/aps.64.150702
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    [4] 陈再高, 王建国, 王光强, 李爽, 王玥, 张殿辉, 乔海亮. 0.14太赫兹同轴表面波振荡器研究. 物理学报, 2014, 63(11): 110703. doi: 10.7498/aps.63.110703
    [5] 陈再高, 王建国, 王玥, 张殿辉, 乔海亮. 欧姆损耗对太赫兹频段同轴表面波振荡器的影响. 物理学报, 2015, 64(7): 070703. doi: 10.7498/aps.64.070703
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    [12] 孙会娟, 赵冬梅, 施宇蕾, 周庆莉, 李磊, 张存林. 基于人工复合材料的太赫兹波双波段滤波. 物理学报, 2011, 60(9): 093301. doi: 10.7498/aps.60.093301
    [13] 张会云, 刘蒙, 张玉萍, 申端龙, 吴志心, 尹贻恒, 李德华. 连续波抽运气体波导产生太赫兹激光的理论研究. 物理学报, 2014, 63(2): 020702. doi: 10.7498/aps.63.020702
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    [16] 王晓雷, 赵洁惠, 李淼, 姜光科, 胡晓雪, 张楠, 翟宏琛, 刘伟伟. 基于人工表面等离激元探针实现太赫兹波的紧聚焦和场增强. 物理学报, 2020, 69(5): 054201. doi: 10.7498/aps.69.20191531
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    [19] 肖刘, 刘濮鲲, 易红霞, 郝保良, 李飞, 李国超. 基于电子注可回收能力的空间行波管慢波结构的优化设计. 物理学报, 2011, 60(6): 068403. doi: 10.7498/aps.60.068403
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-19
  • 修回日期:  2014-10-11
  • 刊出日期:  2015-03-05

0.34 THz大功率过模表面波振荡器研究

  • 1. 西北核技术研究所, 西安 710024;
  • 2. 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024

摘要: 论文对0.34 THz大功率过模表面波振荡器进行了模拟设计和初步实验研究. 针对高过模比(D/λ ≈ 6.8)慢波结构, 根据小信号理论选择了合适的慢波结构尺寸和电子束距壁距离, 实现了器件在表面波TM01模的π点附近谐振. 根据PIC模拟结果, 表面波振荡器可以实现频率和功率分别为0.34 THz和22.8 MW的太赫兹波输出. 采用微细电火花加工技术完成了不锈钢慢波结构的一体化精细加工, 并基于小型化脉冲功率驱动源搭建了实验装置. 初步的实验结果表明, 在电子束电压和电流分别约为420 kV和3.1 kA时, 0.34 THz大功率过模表面波振荡器输出脉冲的频率范围为0.319–0.349 THz, 辐射功率不小于250 kW, 脉宽约为2 ns. 最后分析讨论了实验输出功率与模拟结果相差较大的原因, 为表面波振荡器的性能改善奠定了基础.

English Abstract

参考文献 (25)

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