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220GHz三次谐波光子带隙谐振腔回旋管振荡器的研究

黄丽萍 洪斌斌 刘畅 唐昌建

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220GHz三次谐波光子带隙谐振腔回旋管振荡器的研究

黄丽萍, 洪斌斌, 刘畅, 唐昌建

Study on 220 GHz third harmonic photonic band gap cavity gyrotron oscillator

Huang Li-Ping, Hong Bin-Bin, Liu Chang, Tang Chang-Jian
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  • 提出了一种220 GHz三次谐波光子带隙谐振腔回旋管振荡器的物理结构. 利用光子晶体高频带隙确定了回旋管高阶电磁模式类TE63和三次电子回旋模的互作用状态. 通过非线性理论,研究了腔内类TE63和类TE92模的弱模式竞争,得到了有利于回旋管三次谐波起振的工作条件和起振过程的非线性特征,其结果与粒子模拟基本一致. 研究表明,利用光子带隙谐振腔的禁带特征,回旋管中高阶电磁模与高次电子回旋模能够发生有效的互作用关系被得到证实.
    A design of 220 GHz third harmonic photonic band gap cavity gyrotron oscillator is proposed. Higher photonic crystal band gap is used to ensure the interaction between the high order electromagnetic mode (TE63-like) and the third harmonic electron cyclotron mode in gyrotron. The weak mode competition between TE63-like and TE92-like mode is studied by using a nonlinear theory, and the working conditions that ensure the start-up of the gyrotron to work in the third harmonic mode, as well as the nonlinear characteristics during the start-up process, are achieved. These results are in good agreement with the PIC (particle-in-cell) simulation. Our study shows that by using the photonic crystal as the high-frequency structure of gyrotron, high-order electromagnetic modes can interact with harmonic electron cyclotron modes efficiently.
    • 基金项目: 国家ITER专项(批准号:2013GB107002)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Magnetic Confinement Fusion Science Program, China (Grant No. 2013GB107002).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-28
  • 修回日期:  2014-03-05
  • 刊出日期:  2014-06-05

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