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%。

为了使折射率传感器具有高品质因子和高灵敏度,提出一种基于槽型光波导的一维光子晶体微环谐振器。该结构中两种不同状态的光模式在不同的光路上相互干涉而产生Fano共振,这种非对称线型的结构能够获得更高的消光比和品质因子,在折射率传感方面也有更好的灵敏度。采用时域有限差分法对结构进行分析和模拟仿真。仿真结果表明,所提结构的品质因子达到30950,比传统微环谐振器提高4倍以上;消光比为29.08 dB,比传统微环谐振器高出16.89 dB。在折射率传感特性的分析中,所提结构的灵敏度达到344 nm/RIU,比传统微环谐振器提高3倍;灵敏度检测下限为1.4×10 -4 RIU。

提出一种改进的曲折槽波导—曲折双脊槽波导提高太赫兹行波管的功率和带宽.针对这种新型慢波结构设计了一种新的传输波导作为输入输出能量耦合器.从高频特性仿真结果可以发现曲折双脊槽波导可以提高耦合阻抗并扩展带宽.此外, 粒子仿真结果表明当电子注加载27.4 kV电压和0.25 A电流时, 新型曲折双脊槽波导行波管在中心频率340 GHz处输出功率能达到65.8 W同时对应增益27.21 dB.因此, 曲折双脊槽波导行波管可以用作宽带和高功率太赫兹辐射源.

为了将槽波导端与标准矩形波导相连接, 设计了一种适用于折叠槽波导结构行波管的输入输出过渡波导,可将其视为槽宽渐变的双槽加载矩形波导。利用电磁仿真软件CST微波工作室对该结构进行仿真计算, 讨论了各个结构参数对其性能的影响。对比了直线渐变、抛物线渐变和指数渐变3种槽宽渐变规律在W波段对其传输特性及损耗特性的影响。研究结果表明:指数渐变结构的驻波系数小于1.15的带宽比其他两种结构都要宽, 且在90~99 GHz、驻波系数小于1.25时, 该结构的整体长度也远小于另外两种结构, 能够实现良好的过渡效果；而直线渐变结构的损耗在90~97 GHz为最低。