1 东莞理工学院 电子工程学院, 广东 东莞 523808
2 西南交通大学 信息科学与技术学院, 成都 610031
利用模式匹配法建立了分析波纹参数具有随机误差的矩形槽同轴布拉格结构反射特性的理论模型,并以一个以基模(TEM)工作于220 GHz附近的矩形槽同轴布拉格结构为例,研究了矩形凹槽的深度、宽度、周期长度以及位置的随机误差对其反射率频率响应的影响.数值模拟结果表明:在给定的误差范围条件下,凹槽宽度与位置的随机误差对该结构的反射性能影响较小,而凹槽深度与周期长度的随机误差是影响结构反射特性的主要因素,因此在结构的加工制备过程中应视器件性能要求严格控制两者的制造公差.
同轴布拉格结构 模式匹配法 矩形槽 加工误差 反射率 coaxial Bragg structure mode-matching method rectangular ripple fabrication error reflectivity 强激光与粒子束
2015, 27(8): 083003
1 西华大学理学院, 四川 成都 610039
2 西南交通大学光电子学研究所, 四川 成都 610031
采用圆极化变参数摇摆器能延缓自由电子激光器件进入饱和,提高束波互作用效率。通过计算电子运动的柯尔莫哥洛夫熵来研究变参数摇摆器自由电子运动的稳定性。研究结果表明:摇摆器无论采用正坡度还是负坡度,平衡态电子的柯尔莫哥洛夫熵值均小于零,稳定性均比无坡度时好,但电子的运动轨迹趋于发散;当有激光场存在时,正坡度破坏电子运动的稳定性,负坡度改善电子运动的稳定性。其结果为电子运动稳定性的进一步研究提供参考。
自由电子激光器 圆极化变参数摇摆器 柯尔莫哥洛夫熵 稳定性 激光场 free-electron laser circular polarization variable parameter wiggler Kolmogorov entropy stability laser field
1 中国科学院电子学研究所 高功率微波源与技术重点实验室，北京100190
2 石家庄学院 物理学系，河北 石家庄050035
介绍了W波段四腔回旋速调管放大器的设计.放大器工作在基膜TE01圆电模式，电子束工作电压70 kV，工作电流6 A，设计的双阳极磁控式注入电子枪，电子束纵横速度比1.5，速度零散小于4%.采用粒子模拟方法分析了各种参数对器件性能的影响.模拟结果显示，设计的放大器在电子束速度零散4%的情况下，增益35 dB，带宽800 MHz，输出功率100 kW，效率为23.8%.
回旋速调管放大器 磁控式注入电子枪 粒子模拟 Gyroklystron amplifier magnetic injection gun (MIG) particle-in-cell(PIC) simulation
1 东莞理工学院 电子工程学院, 广东 东莞 523808
2 西南交通大学 信息科学与技术学院 光电子学研究所, 成都 610031
采用基于Ansoft HFSS的电磁仿真平台, 研究了一个工作于Ka波段(37.5 GHz附近)的缺陷态同轴布拉格波导在不同的开槽方式及缺陷位置条件下的传输特性。结果表明：该波导只有在内外导体壁单面开槽并引入缺陷, 或者双面开槽且两个开槽面同时引入缺陷的条件下才能够有效地产生出传输通带;对于后者而言, 将内外导体壁的波纹初始相位差设置为π且让缺陷位于波导中间时, 可以获得带宽极窄、阻带抑制范围较宽的传输通带, 此时, 给内外导体壁的缺陷引入适度的错位能够对通带的中心频率、带宽等性能指标起到微调作用, 而引入大间距的错位则能够在禁带中产生出多个通带, 从而起到多通道滤波的作用。
同轴布拉格波导 相位缺陷 传输率 通带 电磁仿真 coaxial Bragg waveguide phase-shift defect transmission rate passband electromagnetic simulation
西南交通大学 信息科学与技术学院 光电子学研究所, 成都 610031
为了有效分析模式竞争，建立了回旋自谐振脉塞（CARM）多模束波互作用自洽非线性理论模型，并具体模拟研究了工作模式为TM51、频率为0.35 THz的高阶横磁模CARM中大轨道相对论电子束与多电磁模式的互作用过程。模拟结果表明：与回旋管不同，THz频段CARM可以有效工作于高阶TM模式，且具有较高的输出功率和增益；通过对工作参数的优化，可使工作模式的功率增长具有绝对优势，而竞争模式得到有效抑制；高阶TM模式THz频段CARM的性能对工作参数的变化十分敏感，在参数设计过程中必须对其进行多模束波互作用模拟分析。
回旋自谐振脉塞 多模 相对论电子束 非线性互作用 太赫兹 cyclotron autoresonance maser multi-mode relativistic electron beam nonlinear interaction terahertz
中国科学院 电子学研究所, 高功率微波源与技术重点实验室， 北京 100190
根据回旋管的电子回旋脉塞理论，借助于编写的回旋振荡管自洽非线性注-波互作用计算程序，设计出了工作频率94 GHz、工作电压30 kV、工作电流3 A的基次谐波连续波单腔回旋振荡管，工作模式为TE02模。设计的回旋振荡管在电压30.0 kV、电流3.0 A、速度横纵比1.5的条件下，获得了31.8 kW的输出功率，电子效率约35％。利用粒子模拟仿真软件对设计的回旋管收集极辅助线包散焦系统进行了粒子模拟仿真分析，模拟结果表明：借助于辅助线包散焦系统可以有效缩短回旋振荡管的轴向尺寸，并使回旋管收集极上的电子束功率密度低于500 W/cm2； W波段回旋振荡管收集极的热测试验结果表明：利用粒子模拟仿真获得的收集极上的电子束功率密度分布与其试验测量结果比较吻合。
W波段 连续波 回旋振荡管 高频系统 收集极 W-band continuous wave gyrotron oscillator interaction circuit collector 强激光与粒子束
2011, 23(11): 3036
中国科学院 电子学研究所, 高功率微波源与技术重点实验室， 北京 100190
从陶瓷介质材料的临界温度差出发，研究了不同材料的回旋管输出窗的临界热耗散功率。针对TE01，TE11和TE02模式的电磁波通过窗片时发生的不同加热模式进行分析，比较了氧化铝窗片、氧化铍窗片、氮化硼窗片和蓝宝石窗片的热功率承受能力。另外，研究了窗片厚度变化时，不同材料窗片的临界热耗散功率的变化情况。研究表明：蓝宝石和氧化铍窗片表现出较好的热功率耗散能力，其中以蓝宝石窗片最为出色；氧化铝和氮化硼窗片的热功率耗散能力相对较弱；随着窗片厚度的增加，4种材料的临界热耗散功率均有不同程度的变大，其中以蓝宝石和氧化铍窗片更为明显。
回旋管 输出窗 温度分布 临界热耗散功率 陶瓷材料 gyrotron output window temperature distribution critical heat dissipation power ceramic material
对8mm高功率二次谐波回旋速调放大器进行了理论研究和优化设计，已研制出回旋速调放大器实验样管，并进行了热测实验，得到了如下结果：在中心频率为35GHz的情况下，得到的最大脉冲输出功率为180kW，效率为13％，增益为21dB；在电子束电压为58kV，电子束电流为25A的情况下，得到了150kW的输出功率，3dB带宽110MHz(0.3％).
毫米波 回旋速调放大器 二次谐波 millimeter wave gyroklystron amplifier second harmonic
湖南大学 计算机与通信学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室，长沙 410082
研究了电磁波在二维正方介质柱光子晶体中的传输，发现处于第一频带部分带隙的电磁波在不同界面切割方向上不同角度入射时可分别产生全反射及复杂异常折射现象如自准直现象、负折射现象.首先利用平面波展开法从理论上研究正方介质柱正方晶格光子晶体的频带结构及等频线，然后通过时域有限差分法来仿真研究光子晶体在第一频带部分带隙的传输特性.当光子晶体的界面切割沿着ΓX方向时，由于光子晶体内无本征模能够被有效地激发，入射波束被完全反射，这与光子带隙导致的全反射具有本质的不同；当光子晶体的界面切割方向沿着ΓM时，归因于其扁平的等频线，一定角度范围内入射的波束在光子晶体内几乎沿同方向传输即产生自准直现象.
光子晶体 自准直现象 时域有限差分法 频带结构 Photonic crystals Self-collimating phenomena Finite-difference time-domain method Band structure
1 西南交通大学,理学院,成都,610031
2 西南交通大学,光电子研究所,成都,610031
运用大轨道电子束,对外开槽同轴波导回旋自谐振放大器进行了线性动力学理论分析和非线性自洽模型模拟.由线性动力学理论分析和非线性模拟得到的结果在线性增长部分吻合得很好.为了有效抑制绝对不稳定性,对电子束流的选择进行了讨论.计算结果表明:对于电压为700 kV, 电流为100 A, 电子束纵横向速度比为0.8的大轨道电子束, TE51外开槽同轴波导回旋自谐振脉塞放大器的峰值功率和峰值效率分别可以达到6.27 MW和8.96%.
外开槽同轴波导 大轨道 回旋自谐振脉塞放大器 绝对不稳定性
