北京真空电子技术研究所 微波电真空器件国家级重点实验室，北京 100015
为满足聚变用170 GHz回旋管高功率输出和高效率传输的要求，需将高阶工作模式TE25，10转换为高斯波束；针对这一技术需求，完成了170 GHz、TE25，10模式高效准光模式变换器的设计，准光模式变换器由辐射器和镜面系统组成。基于几何光学和耦合波理论，完成了Denisov型辐射器相关设计；基于矢量衍射定理和相位校正算法，设计了由一个抛物面镜面、一个准椭圆镜面及一个相位校正镜面组成的镜面系统；使用Surf3D软件对辐射器进行了优化和计算，使用三维全波仿真软件FEKO对镜面系统进行了优化和计算，主要对辐射器微扰幅值、位置分布及相位差进行了优化。所设计准光模式变换器系统的能量转换效率约为95.2%，波束在输出窗处的标量高斯含量约为97.6%，矢量高斯含量约为91.8%，达到了回旋管的应用要求。
回旋管 模式变换器 准光 Denisov型辐射器 170 GHz gyrotron mode converter quasi-optical technology Denisov launcher 170 GHz
对一种由Densiov型辐射器和四面反射镜面系统组成的准光模式变换器开展了详细的研究和设计.采用几何光学理论,分析了Denisov型辐射器的工作原理,推导了模式叠加形成高斯分布的过程.基于耦合模理论,提出了辐射器波纹波导的设计方法.针对110 GHz,TE22,6模回旋管的具体参数设计和优化了辐射器和镜面系统,编写仿真程序,对波导切口处辐射场和镜面散射场进行数值模拟.计算结果表明,输出窗口处得到较好的高斯波束,高斯效率达到95.8%,功率转换效率为94.7%.
回旋管 准光模式变换器 Denisov型辐射器 耦合模理论 高斯波束 gyrotron quasi-optical mode converter Denisov launcher coupled mode theory Gaussian beam 强激光与粒子束
2015, 27(7): 073002
1 电子科技大学 物理电子学院，四川 成都610054
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所 高功率微波技术重点实验室，四川 绵阳621900
3 中国工程物理研究院电子工程研究所，四川 绵阳621900
介绍了采用Denisov辐射器将96 GHz边廊模式信号转换为高斯波束的设计、仿真及测试结果.基于耦合波理论给出Denisov辐射器的设计方法.根据96 GHz TE6,2模式Denisov准光模式转换器结构布局的要求，优化得到 Denisov辐射器，输入半径6.4 mm，长52 mm，辐射器切割边缘电流幅值为汇聚中心点的10%，输出准高斯能量转换效率达96.51%.由其组成的准光模式转换器冷测输出高斯波束束腰直径22.4 mm，矢量转换效率大于95%.
Denisov辐射器 模式耦合理论 边廊模式 Denisov launcher mode coupling theory whispering-gallery mode
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
提出了可应用于3 mm波段回旋管的TE6, 2模式Denisov辐射器。以耦合波理论为基础, 给出Denisov辐射器的设计方法。结合3 mm波段边廊模回旋管的具体参数, 采用编制的数值计算程序, 优化得到该模式 Denisov辐射器, 辐射器全长52 mm。全电磁场仿真表明, 该辐射器切割边缘电流幅值降为汇聚中心点的10%。由其组成的模式变换器, 冷测结果好于Vlasov模式变换器。
回旋管 模式耦合理论 2模 Denisov辐射器 gyrotron mode coupling theory TE6 TE6 2 mode Denisov launcher
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
应用几何光学理论分析了高阶过模Denisov辐射器的基本工作原理。以耦合波理论为基础, 给出了高阶过模Denisov辐射器的设计方法。结合3 mm波段边廊模回旋管的具体参数, 研究了3 mm波段工作模式为TE6, 2的Denisov辐射器。采用编制的数值计算程序, 优化得到可靠的最优波导壁扰动几何参量, 据此设计出了紧凑的96.4 GHz工作模式为TE6, 2的Denisov辐射器。经全电磁场仿真验证, 该辐射器壁电流发生了较好的汇聚, 在切割边缘电流幅值降为汇聚中心点的10%, 输出准高斯束能量转换效率为96.51%。
回旋管 模式耦合理论 几何光学 Denisov辐射器 gyrotron mode coupling theory geometrical optics Denisov launcher
