为设计输出高功率、高频率的W波段辐射源提供一个可行的方案,对一种具有开放式圆柱光栅的三反射球面镜准光腔大功率辐射源,在理论计算和PIC模拟仿真的基础上,完成了理论设计，装配出实验系统，并进行了热测实验。实验中采用了束流脉宽为70 ns的环形电子注，引导磁场为2.2 T，二极管电压为557 kV，电流约为1.8 kA，实验测得在W波段有1.2 MW的峰值功率输出。

新型史密斯-帕塞尔互作用结构是一个同轴型系统, 它包括倒置的曲面镜和柱状光栅, 并且光栅的截面可以是任意形状。用粒子模拟软件MAGIC对新结构进行模拟分析和优化, 由于新结构采用倒置曲面镜, 改变了光栅位置, 大大增加了环状电子注半径, 在同样电子注密度和厚度情况下, 可以获得比改进前结构高几倍的电流, 且辐射功率可提高1个数量级。并给出了新结构及改进前两种互作用结构在3 mm甚至更短波段的粒子模拟分析和计算结果, 其输出功率达到数百ＭＷ以上。

提出采用中等能量的相对论环状电子注激励轴对称三曲面反射镜、绕射光栅系统,产生毫米波、远红外波段辐射的新型准光学可调辐射源实验方案,这是一种基于史密斯-帕塞尔效应的自由电子激光。由于引入新型准光学谐振腔系统,可以改变能量输出方向的角度,从原理上讲,可制造一系列模型,产生可调频率的短毫米波、远红外波段相干辐射。采用环状电子注比带状电子注稳定性高,便于成型和聚焦;采用新腔体后增长了电子注与高频场的互作用范围;新型准光腔具有较小的绕射损耗。新方案的这些特点,进一步提高器件的输出功率,改善了高频特性。介绍这种新辐射源在3 mm波段的粒子模拟计算初步结果,其输出功率达数百千瓦以上;同时给出准光学谐振腔高频系统的模拟计算和冷测实验的典型曲线。

介绍一种新型的Smith-PurcellFEL实验,实验中利用中等能量级的相对论电子束激励,由衍射光栅和三反射镜组成的新型准光学系统,可以产生可调短毫米波、远红外波段的辐射.主要实验参数为:电子注能量为400～500keV,电压脉冲宽度70ns,同步脉冲磁场强度1.2T,成功地检测到3mm波段的毫米波信号,其峰值功率达到数十千瓦.

介绍一种新型毫米波准光学可调辐射源,它采用由面对称三反射镜准光学谐振腔和绕射光栅组成高频互作用系统,利用中等能量级的相对论带状电子注激励,产生频率可调的宽带毫米波、远红外波段的辐射.该方案的机理性实验已获得成功,其主要实验参数：电子注的能量为400～500kV,电压脉冲宽度70ns,同步脉冲磁场强度1.2T;磁场脉冲宽度10ms,带状电子注尺寸10nm×1nm;通过热测实验,成功地检测到3mm波段的高频信号,其峰值功率达到数十千瓦量级.