搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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
PDF
导出引用
  • 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]

    Siegel H P 2002 IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 50 910

    [2]

    Booske J H, Dobbs R J, Joye C D, Kory C L, Neil G R, Park G, Park J, Temkin R J 2011 IEEE Trans. Terahertz Sci. Techn. 1 54

    [3]

    Bratman V L, Denisov G G, Ofitserov M M, Korovin S D, Polevin S D, Rostov V V 1987 IEEE Trans. Plasma Sci. PS-15 2

    [4]

    Min S H, Kwon O J, Sattorov M A, So J K, Park S H, Baek I K, Choi D H, Shin Y M, Park G S 2011 Proceedings of 36th International conference on IRMMW-THz Houston, USA, October 2-7 2011 p1

    [5]

    Bratman V L, Fedotov A E, Makhalov P B 2012 Phys.Plasmas. 19 020704

    [6]

    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

    [7]

    Chen Z, Wang J, Wang Y, Qiao H, Guo W and Zhang D 2014 Chin. Phys. B 23 068402

    [8]

    Chen Z, Wang J, Wang Y 2014 Chin. Phys. B 23 108401

    [9]

    Booske J H 2008 Phys. Plasma 15 055502

    [10]

    Paoloni C, Brunetti F, Carlo A D, Mineo M, Tamburri E, Terranova M L, Ulisse G, Durand A, Marchesin R, Pham K, Krozer V, M Kotiranta, Rossi A D, Dolfi D, Guiset P, Legagneux P, Schnell J P, Fiorello A, Dispenza M, Secchi A, Zhurbenko V, Megtert S, Bouamrane F, Cojocaru C S, Gohier A 2011 Proceedings of International Vacuum Electronics Conference, Bangalore, India, February 21-24 2011 p55

    [11]

    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

    [12]

    David K A, Yuval C, Susanne M M, Alan B, Baruch L, Thomas M A, William W D 1998 IEEE Trans. Plasma Sci. 26 591

    [13]

    Chen H B, Zhou C M, Hu L L, Ma G W, Xu D M, Song R, Jin X 2010 High Power Laser and Particle Beams 22 865 (in Chinese) [陈洪斌,周传明,胡林林、马国武,许冬明,宋睿,金晓 2010 强激光与粒子束 22 865]

    [14]

    Wang G Q, Wang J G, Li X Z, Fan R Y, Wang X Z, Wang X F, Tong C J 2010 Acta Phys. Sin. 59 8459 (in Chinese) [王光强, 王建国, 李小泽, 范如玉, 王行舟, 王雪锋, 童长江 2010 物理学报 59 8459]

    [15]

    Wang G Q, Wang J G, Li S, Wang X F, Tong C J Lu X C, Guo W J 2013 Acta Phys. Sin. 62 150701 (in Chinese) [王光强, 王建国, 李爽, 王雪锋, 童长江, 陆希成, 郭伟杰 2013 物理学报 62 150701]

    [16]

    Li X Z, Wang G Q, Wang J G, Tong C J, Wang X F, Song Z M, Li S, Lu X C 2013 High Power Laser and Particle Beams 25 451 (in Chinese) [李小泽, 王光强, 王建国, 童长江, 王雪锋, 李爽, 陆希成 2013 强激光与粒子束 25 451]

    [17]

    Wang G Q, Wang J G, Tong C J, Li X Z, Li S, Wang X F, Lu X C 2013 Phys. Plasmas 20 043105

    [18]

    Li X Z, Wang J G, Sun J, Song Z M, Ye H, Zhang Y C, Zhang L J, Zhang L G 2013 IEEE Trans. Electron Devices 60 2931

    [19]

    Swegle J A, Poukey J W, Leifeste G T 1985 Phys. Fluids 28 2882

    [20]

    Li S, Wang J G, Tong C J, Wang G Q, Lu X C, Wang X F 2013 Acta Phys. Sin. 62 120703 (in Chinese) [李爽, 王建国, 童长江, 王光强, 陆希成, 王雪锋 2013 物理学报 62 120703]

    [21]

    Wang J G, Zhang D H, Liu C L, Li Y D, Wang Y, Wang H G, Qiao H L, Li X Z 2009 Phys. Plasmas 16 033108

    [22]

    Li S, Wang G Q, Tong C J, Wang X F 2013 Proceedings of Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wireless Technology Conferenece Chengdu, China, July 21-25 2013 p408

    [23]

    Xiao R Z, Tan W B, Li X Z, Song Z M, Sun J, Chen C H 2012 Phys. Plasmas 19 093102

    [24]

    Huo S F, Chen C H, Sun J, Song Z M, Song W, Xiao R Z 2011 High Power Laser and Particle Beams 11 2959 (in Chinese) [霍少飞, 陈昌华, 孙钧, 宋志敏, 宋玮, 肖仁珍 2011 强激光与粒子束 11 2959]

    [25]

    Wang G Q, Wang J G, Wang X F, Tong C J, Li S, Lu X C 2013 Pro. SPIE 890904

  • [1]

    Siegel H P 2002 IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 50 910

    [2]

    Booske J H, Dobbs R J, Joye C D, Kory C L, Neil G R, Park G, Park J, Temkin R J 2011 IEEE Trans. Terahertz Sci. Techn. 1 54

    [3]

    Bratman V L, Denisov G G, Ofitserov M M, Korovin S D, Polevin S D, Rostov V V 1987 IEEE Trans. Plasma Sci. PS-15 2

    [4]

    Min S H, Kwon O J, Sattorov M A, So J K, Park S H, Baek I K, Choi D H, Shin Y M, Park G S 2011 Proceedings of 36th International conference on IRMMW-THz Houston, USA, October 2-7 2011 p1

    [5]

    Bratman V L, Fedotov A E, Makhalov P B 2012 Phys.Plasmas. 19 020704

    [6]

    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

    [7]

    Chen Z, Wang J, Wang Y, Qiao H, Guo W and Zhang D 2014 Chin. Phys. B 23 068402

    [8]

    Chen Z, Wang J, Wang Y 2014 Chin. Phys. B 23 108401

    [9]

    Booske J H 2008 Phys. Plasma 15 055502

    [10]

    Paoloni C, Brunetti F, Carlo A D, Mineo M, Tamburri E, Terranova M L, Ulisse G, Durand A, Marchesin R, Pham K, Krozer V, M Kotiranta, Rossi A D, Dolfi D, Guiset P, Legagneux P, Schnell J P, Fiorello A, Dispenza M, Secchi A, Zhurbenko V, Megtert S, Bouamrane F, Cojocaru C S, Gohier A 2011 Proceedings of International Vacuum Electronics Conference, Bangalore, India, February 21-24 2011 p55

    [11]

    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

    [12]

    David K A, Yuval C, Susanne M M, Alan B, Baruch L, Thomas M A, William W D 1998 IEEE Trans. Plasma Sci. 26 591

    [13]

    Chen H B, Zhou C M, Hu L L, Ma G W, Xu D M, Song R, Jin X 2010 High Power Laser and Particle Beams 22 865 (in Chinese) [陈洪斌,周传明,胡林林、马国武,许冬明,宋睿,金晓 2010 强激光与粒子束 22 865]

    [14]

    Wang G Q, Wang J G, Li X Z, Fan R Y, Wang X Z, Wang X F, Tong C J 2010 Acta Phys. Sin. 59 8459 (in Chinese) [王光强, 王建国, 李小泽, 范如玉, 王行舟, 王雪锋, 童长江 2010 物理学报 59 8459]

    [15]

    Wang G Q, Wang J G, Li S, Wang X F, Tong C J Lu X C, Guo W J 2013 Acta Phys. Sin. 62 150701 (in Chinese) [王光强, 王建国, 李爽, 王雪锋, 童长江, 陆希成, 郭伟杰 2013 物理学报 62 150701]

    [16]

    Li X Z, Wang G Q, Wang J G, Tong C J, Wang X F, Song Z M, Li S, Lu X C 2013 High Power Laser and Particle Beams 25 451 (in Chinese) [李小泽, 王光强, 王建国, 童长江, 王雪锋, 李爽, 陆希成 2013 强激光与粒子束 25 451]

    [17]

    Wang G Q, Wang J G, Tong C J, Li X Z, Li S, Wang X F, Lu X C 2013 Phys. Plasmas 20 043105

    [18]

    Li X Z, Wang J G, Sun J, Song Z M, Ye H, Zhang Y C, Zhang L J, Zhang L G 2013 IEEE Trans. Electron Devices 60 2931

    [19]

    Swegle J A, Poukey J W, Leifeste G T 1985 Phys. Fluids 28 2882

    [20]

    Li S, Wang J G, Tong C J, Wang G Q, Lu X C, Wang X F 2013 Acta Phys. Sin. 62 120703 (in Chinese) [李爽, 王建国, 童长江, 王光强, 陆希成, 王雪锋 2013 物理学报 62 120703]

    [21]

    Wang J G, Zhang D H, Liu C L, Li Y D, Wang Y, Wang H G, Qiao H L, Li X Z 2009 Phys. Plasmas 16 033108

    [22]

    Li S, Wang G Q, Tong C J, Wang X F 2013 Proceedings of Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wireless Technology Conferenece Chengdu, China, July 21-25 2013 p408

    [23]

    Xiao R Z, Tan W B, Li X Z, Song Z M, Sun J, Chen C H 2012 Phys. Plasmas 19 093102

    [24]

    Huo S F, Chen C H, Sun J, Song Z M, Song W, Xiao R Z 2011 High Power Laser and Particle Beams 11 2959 (in Chinese) [霍少飞, 陈昌华, 孙钧, 宋志敏, 宋玮, 肖仁珍 2011 强激光与粒子束 11 2959]

    [25]

    Wang G Q, Wang J G, Wang X F, Tong C J, Li S, Lu X C 2013 Pro. SPIE 890904

  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  973
  • PDF下载量:  181
  • 被引次数: 0
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)

目录

    /

    返回文章
    返回