1 电子科技大学 电子科学与工程学院 太赫兹中心，四川 成都 610054
2 太赫兹技术教育部重点实验室，四川 成都 610054
3 电子科技大学微波电真空器件技术国家级重点实验室，四川 成都 610054
太赫兹波因其具有电子学与光子学的特性，所以在深空探测、无损检测、通信及安检等领域有巨大应用潜力。近些年，太赫兹技术的迅猛发展离不开太赫兹真空电子器件的不断进步。由于尺寸共度效应及电子束发射性能的限制，这类器件在迈向更高频段过程中遇到了不小的困难。针对这些问题，研究人员通过改良高频结构、控制加工精度、制备更优性能的材料、更精准的计算手段等一系列措施进行解决。本文介绍几种主流小型化太赫兹器件研究过程中的解决方案及最新进展，最后根据现阶段发展情况总结未来可能会遇到的问题及解决方法。
真空电子器件 大功率太赫兹辐射源 研究进展 vacuum electron device high power terahertz source research progress
1 浙江大学艺术与考古学院考古与文博系，浙江 杭州 310028
2 电子科技大学电子科学与工程学院，四川 成都 610054
3 电子科技大学材料与能源学院，四川 成都 610054
近十年来，太赫兹技术在各个领域都有了越来越多的应用，它在考古学与文物保护中的应用也有了初步发展。本综述基于国内外研究现状，重点回顾了基于光子学的太赫兹检测技术在绘画类文物上的应用。包括太赫兹时域光谱在颜料鉴别，太赫兹成像技术在壁画、油画等艺术品研究中的应用，并在此基础上，对太赫兹新技术在绘画与文物上的应用前景进行展望。
电子物理学 太赫兹成像 文化遗产 THz-TDS 颜料鉴别 electron physics Terahertz imaging cultural heritage THz-TDS pigment identification
1 电子科技大学电子科学与工程学院太赫兹科学技术研究中心, 四川 成都 610054
2 太赫兹科学技术教育部重点实验室, 四川 成都 610054
太赫兹波驱动的动态核极化核磁共振波谱技术能将信号灵敏度提高几个数量级,太赫兹回旋管可实现高功率输出,并有一定的频率调谐范围,符合核磁共振波谱系统对太赫兹辐射源的需求。介绍了应用于核磁共振波谱系统的频率可调太赫兹回旋管的发展,研究了多段式腔体结构以及频率可调太赫兹回旋管中工作电压和磁场与电子注质量的关系。在应用于动态核极化核磁共振的太赫兹频率可调回旋管工作时,多段式腔体结构明显优于传统三段式谐振腔。在设计太赫兹频率可调回旋管时,不仅要考虑改变工作电压或磁场导致的电子横纵速度比的变化,而且还要考虑改变工作电压或磁场导致的电子速度离散和引导中心半径离散的变化。
太赫兹 频率连续可调回旋管 多段式腔体结构 电子注质量
电子科技大学 太赫兹协同创新中心, 成都 610054
提出了一种工作于太赫兹波段的、基于半圆柱形“不平坦”InSb基底结构的混合等离子体波导.分析了半导体材料InSb的相对介电常量随工作频率的变化特性, 重点研究了该混合波导以及两种不同形变结构的有效模场面积、传播长度、品质因数、能量分布等随波导工作频率、波导尺寸的变化情况.结果表明, 本文提出的“不平坦”基底结构波导可以达到与传统结构几乎相同的传播长度, 有效模场面积较传统结构减小了一个数量级以上, 具有非常强的模场约束性, 适合于太赫兹频段高密度集成电路中的应用.
物理电子学 表面等离子体波 太赫兹 波导 传播长度 有效模场面积 Physical electronics Surface plasmons Terahertz Waveguide Propagation length Effective mode area
电子科技大学 物理电子学院 太赫兹研究中心, 成都 610054
推导出了由两个无量纲量群聚系数与相位系数构成的非线性运动方程，并对其进行了数值计算分析。数值计算结果表明:通过优化设计参数，当谐波回旋速调管工作在放大区时，其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率分别可达到55%,40%,30%,15%；当其工作在振荡区时，其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率最高分别可达到93.9%,88.2%,81.8%,62.7%。
回旋速调管 谐波 效率优化 注波互作用 gyroklystron harmonic efficiency optimization beam-wave interaction
提出了两种改进的3维粒子模拟并行算法, 改进的并行算法能在每个时间步减少一次进程同步。算法分析和数值模拟表明, 由于粒子运动路径和发射的初始位置与随机函数有关, 只有一种改进的并行算法能保证并行计算正确。在3维粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了改进的并行算法, 应用CHIPIC3D对一种相对论返波管进行了并行模拟, 模拟结果表明改进的并行算法能取得更高的加速比和效率。
粒子模拟 并行算法 进程同步 相对论返波管 particle-in-cell simulation parallel algorithm process synchronization relativistic backward wave oscillator
基于OpenMP标准分别设计了粒子模拟方法中电磁场计算、粒子运动求解、电荷密度和电流密度更新的并行计算实现算法。在多核计算机上对所设计并行算法进行了性能测试和分析, 根据分析结果在3维并行粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了基于OpenMP的并行计算功能, 并应用其对一种扩展互作用振荡器进行了基于OpenMP的并行模拟和基于OpenMP/MPI混合模式的并行模拟。模拟结果表明并行算法正确并能取得较高的加速比。
粒子模拟 并行计算 扩展互作用振荡器 electromagnetic particle-in-cell simulation OpenMP OpenMP parallel computing extended interaction oscillator
1 电子科技大学物理电子学院， 四川 成都610054
2 四川大学材料科学学院， 四川 成都61006
利用THz时域光谱技术（THz-TDS）探测了制作在SiO2/Si衬底上的(Pb,La)TiO3铁电薄膜的频谱响应， 获得了三种不同烧结温度的掺镧钛酸铅（PLT）薄膜的THz频谱。 根据实验数据计算得到了PLT薄膜在0.2～3 THz频段内的吸收系数、 折射率和复介电常数， 并对比了三种不同烧结温度的PLT薄膜的实验计算结果。 实验结果表明， 三种PLT薄膜在所测频段内均有较强吸收， 且都在1.5 THz处有一个明显的吸收峰， 在2.25 THz处有一个相对较弱的吸收峰。
太赫兹时域光谱 PLT薄膜 烧结温度 吸收谱 折射率 介电常数 Terahertz time domain spectroscopy PLT thin film Sintering temperature Absorption spectra Refraction index Complex dielectric constant 光谱学与光谱分析
2009, 29(9): 2342
电子科技大学 物理电子学院 太赫兹研究中心,成都 610054
根据220 GHz回旋管的工作要求,设计了其所需的脉冲磁场系统与电子枪。脉冲磁场系统采用哑铃状结构,具有均匀区长、电阻小与电感小等优点,可以在较低电容与电压下获得更高的脉冲峰值磁场,并分析了其脉冲放电特性。电子枪采用双阳极磁控注入枪,用EGUN对其进行了设计优化,电子注纵横速度比为1.53,速度零散为3.1%。实验研究表明,脉冲磁场峰值强度达到8 T,电子注电流达到2 A,电子电流基本传输到靶片,控制极与阳极没有截获到电子,脉冲磁场系统与电子枪工作正常,达到设计要求。
回旋管 脉冲磁场系统 电子枪 太赫兹 gyrotron pulsed magnet electron gun terahertz
