电子科技大学电子科学与工程学院, 四川 成都 611731
太赫兹波段介于微波与红外之间, 具有许多独特的优势, 如对许多物质的穿透能力、较低的光子能量等。这使得太赫兹技术在生物医学、安全检测、通信等领域具有广泛的应用前景。太赫兹辐射源是太赫兹技术的核心组件, 其发展水平直接决定了太赫兹技术在各个应用领域的性能和前景。第 46届国际红外毫米波与太赫兹会议聚焦了太赫兹辐射源的最新研究成果, 展示了在新型辐射源、集成技术及优化设计等方面的重要进展。本文根据近段时间红外毫米波与太赫兹相关国际关会议报告的内容, 总结并展示了不同类型太赫兹辐射源最前沿的研究内容与方向。这些成果为太赫兹技术在各个应用领域的进一步发展奠定了坚实基础。
太赫兹技术 辐射源 第 46届国际红外毫米波与太赫兹会议 terahertz technology radiation sources the 46th international conference on infrared mill 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(11): 2022042
1 电子科技大学 电子科学与工程学院，成都 610054
2 微光夜视国家重点实验室，西安 710000
3 电子科技大学 深圳高等研究院，广东 深圳 518000
高功率微波器件在雷达、电子对抗等方面具有重要的应用潜力，因此得到广泛的关注。然而，庞大的体积和重量，以及较低的效率和较短的寿命，严重限制了高功率微波的应用范围。提出了一种径向电子注驱动的同轴槽振荡器，该振荡器无需聚焦系统，从而能够大幅度减少体积和耗能。采用由外向内的径向电子注，阴极电流密度低，可以采用热阴极替代爆炸发射阴极，从而提高器件寿命。PIC仿真中，采用460 kV，6 kA径向电子注能够在3.8 GHz产生1.2 GW的输出，对应效率43.5%。
径向电子注 返波振荡器 高功率微波 radial electron beam back wave oscillator high power microwave 强激光与粒子束
2023, 35(11): 113001
电子科技大学 电子科学与工程学院，四川 成都 610054
论文提出了一种用于食品工业中常用添加剂（肌醇、亮氨酸、牛磺酸）高灵敏度区分的太赫兹超材料传感器。该传感器由带有双尖端的开口谐振环（Split Ring Resonator，SRR）阵列组成。液体样品的不同浓度和种类对应于传感器不同的频率偏移，可以被用于液体样品浓度和种类的区分和辨别。该超材料传感器使用微纳工艺制作在对太赫兹波透明的石英基板上。利用太赫兹时域光谱仪（THz-TDS）系统分别测量了浓度为0.2、0.4、1.5、2、3和4 mg/ml的液体样品。结果表明，所提出的超材料传感器能检测的最低样品浓度为0.2 mg/ml。同时，该传感器也可以实现相同浓度，不同种类液体样品的辨别。该研究为基于开口谐振环结构的太赫兹超材料传感器在食品安全领域的应用提供了新的参考。
太赫兹传感器 超材料 时域光谱技术 高灵敏度 食品安全 terahertz sensor metamaterial TDS technology highly sensitive food safety
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 电子与信息工程学院，深圳大学，广东 深圳 518000
2 电子科学与工程学院，电子科技大学，四川 成都 610054
3 中国电科思仪科技股份有限公司，山东 青岛 266400
4 南京三乐电子信息产业集团有限公司，江苏 南京 210008
本文提出一种适用于工作在毫米波段（85~110 GHz）的带状注高效率曲折槽波导毫米波行波管，并进行了参数优化设计、加工制造和冷测实验研究。曲折槽波导首次采用一次改变周期相速跳变技术提高带状注毫米波行波管电子互作用效率。文中加工制造了三种不同周期个数（包含相速跳变和均匀相速两种类型）的曲折槽波导，并进行了S参数测试，其结果表明应用一次相速跳变技术的曲折槽波导具有良好的传输特性和较宽的带宽。此外，通过测量三种不同周期个数曲折槽波导的相位传输得到了不同周期p0和p1的色散曲线，其结果证明通过仿真得到的色散曲线和测量得到的色散曲线相吻合。文中注波互作用三维粒子模拟结果表明：当曲折槽波导慢波结构末端20个半周期采用一次相速跳变技术时，在频点95 GHz处输出饱和功率达到240 W，比同等条件下的均匀相速曲折槽波导行波管在95 GHz处高70 W。同时，曲折槽波导行波管采用一次相速跳变技术在频带85~110 GHz范围内电子效率明显得到提高，并且在95 GHz处最大电子效率提高了47%。
曲折槽波导 一次相速跳变 毫米波行波管 强电子效率 高功率源 folded groove waveguide once stage phase velocity taper millimeter-wave traveling wave tube electronic efficiency enhancement high-power source
电子科技大学 电子科学与工程学院，微波电真空器件国家级重点实验室，四川 成都 610054
提出了一种适用于W波段行波管（TWT）的双注矩形环杆（DBRRB）慢波结构（SWS），该结构具有平面特性，适合于微细加工。在一对T形介质杆的支撑下，RRB SWS适用于双带状电子注工作。利用计算机仿真分析了其高频特性。设计并采用了渐变结构和阶梯波导的宽带输入输出结构。采用粒子（PIC）模拟研究了RRB SWS的热仿真性能，并用0.6 T的螺线管磁场，对电压和电流分别为11.2 kV和0.12 A的双带状注进行聚焦。仿真结果表明，在94 GHz时的饱和输出功率为56.7 W，对应的增益为27.4 dB。此外，还添加了一个衰减器来抑制振荡并实现了稳定工作。
行波管 双带状注 阶梯波导 衰减器 traveling wave tube dual-sheet beam step waveguide attenuator
1 School of Electronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu60054, China
2 Satellite Research Centre, Nanyang Technological University, Singapore639798
3 Beijing Vacuum Electronics Research Institute, Beijing100015, China
提出了一种具有高频率、宽频带和低电压特点的矩形同轴曲折波导慢波结构，所提出的矩形同轴曲折波导工作于过模状态，工作频率较高，同时具有不错的传输特性。设计了一种宽带的双脊加载的波导-同轴转换器，其带宽可以覆盖矩形同轴曲折波导行波管的整个工作频带。所设计的矩形同轴曲折波导行波管工作电压和电流分别为3230 V和150 mA，慢波结构长度为32 mm，PIC仿真结果表明，在76～110 GHz频率范围内，其输出功率超过13.7 W，在108GHz频点，输出功率达到最大值，约为27.4 W，对应的射频效率为 5.65%。
过模行波管 平面慢波结构 宽带放大器 同轴曲折波导 overmoded traveling wave tube planar slow wave structure broadband amplifier folded coaxial waveguide
