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太赫兹波段Smith-Purcell辐射的介质加载光栅高频特性

曹苗苗 刘文鑫 王勇 朱觉远 李科

太赫兹波段Smith-Purcell辐射的介质加载光栅高频特性

曹苗苗, 刘文鑫, 王勇, 朱觉远, 李科
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  • 提出了一种用于Smith-Purcell效应器件的介质加载光栅慢波结构, 通过研究该结构的注-波互作用过程, 推导出带电子注的色散方程, 并数值求解出波的线性增长率. 利用色散方程, 结合电磁场传播的边界条件, 推导出Smith-Purcell效应振荡器工作所需的起振电流. 详细研究了高频结构长度、电子注主要参数和介质相对介电常数对起振电流的影响, 并与普通金属光栅结构进行了比较. 结果表明: 保持其他参数不变时, 高频结构长度越短, 起振电流越大; 保持高频结构参数不变时, 起振电流随电子注厚度和注-栅距离的增大而增大, 随电子注电压的增大而减小; 与金属光栅相比, 介质的引入提高了注-波互作用的增长率, 有效减小了振荡器的起振电流. 理论计算结果与软件CHIPIC的模拟结果比较符合.
      通信作者: 刘文鑫, lwenxin@mail.ie.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10905032, 11275004)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2012AA8122007A)和中国科学院知识创新工程重要方向性项目(批准号: YYYJ-1123-5)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-12
  • 修回日期:  2015-09-12
  • 刊出日期:  2016-01-05

太赫兹波段Smith-Purcell辐射的介质加载光栅高频特性

  • 1. 中国科学院电子学研究所, 中国科学院高功率微波源与技术重点实验室, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
  • 通信作者: 刘文鑫, lwenxin@mail.ie.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 10905032, 11275004)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2012AA8122007A)和中国科学院知识创新工程重要方向性项目(批准号: YYYJ-1123-5)资助的课题.

摘要: 提出了一种用于Smith-Purcell效应器件的介质加载光栅慢波结构, 通过研究该结构的注-波互作用过程, 推导出带电子注的色散方程, 并数值求解出波的线性增长率. 利用色散方程, 结合电磁场传播的边界条件, 推导出Smith-Purcell效应振荡器工作所需的起振电流. 详细研究了高频结构长度、电子注主要参数和介质相对介电常数对起振电流的影响, 并与普通金属光栅结构进行了比较. 结果表明: 保持其他参数不变时, 高频结构长度越短, 起振电流越大; 保持高频结构参数不变时, 起振电流随电子注厚度和注-栅距离的增大而增大, 随电子注电压的增大而减小; 与金属光栅相比, 介质的引入提高了注-波互作用的增长率, 有效减小了振荡器的起振电流. 理论计算结果与软件CHIPIC的模拟结果比较符合.

English Abstract

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