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
中国电子科技集团公司 第十二研究所，北京 100015
根据几何光学和耦合波理论研究高功率回旋振荡管高阶模式在微扰圆波导中的准光传输特性，并编制出带有微扰结构辐射器准光模式变换系统的仿真程序，给出140 GHz回旋振荡管Denisov辐射器的设计方法及结果，分析其内部激励起的各模式的功率分布曲线和波导壁上的电流密度分布，得到扰动长度为60 mm，总长度为136.5 mm的Denisov辐射器结构，输出功率转换效率为99.1%，可满足140 GHz整管参数设计要求。并利用Feko软件对数值计算结果的可行性进行了有效验证，从而为热核聚变用回旋振荡管的研制打下技术基础。
140 GHz回旋振荡管 准光模式变换器 高斯模式 140 GHz gyrotron oscillator quasi-optical mode converters Gaussian mode 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(5): 761
1 北京无线电测量研究所，北京100854
2 北京大学 电子学系 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京100871
研究并设计了一种具有宽频带工作能力的太赫兹准光模式变换器。该准光模式变换器采用具有高效率特性的Denisov 辐射器，工作在TE6.2模式，用于实现回旋管内的模式变换。由于Denisov 辐射器的参数是影响准光模式变换器宽带性能的主要因素，因此通过对辐射器参数的优化设计，达到增大模式变换器带宽的效果。使用自主开发的准光学模拟程序进行仿真，模式变换器中心频率为94 GHz，带宽达2 GHz。
太赫兹 准光 模式变换 宽带 Terahertz quasi-optics mode converting broadband
1 Department of Geriatric Cardiology, Sichuan Academy of Medical Sciences & Sichuan Provincial People's Hospital,Chengdu60072, China
2 School of Electronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu610054, China
设计和测试了内嵌准光系统的94 GHz回旋管，该系统主要用于研究毫米波辐射的非致命生物效应。为了减少大功率高频下的回旋管壁面加热问题，选择TE+6,2模式作为工作模式。对于高阶模式，存在更多相邻模式，因此模式竞争会影响实验的稳定性和有效的可操作性。渐变腔已被设计为抑制单个腔中的模式竞争。另外，具有低衍射准光模式变换器的功率转换效率为98.54%。实验结果表明，回旋管输出功率为50.9 kW，效率为34.3%。对于非致死的生物效应研究，整体设计方案达到了预期的效果。
回旋管 渐变腔体 准光模式变换器 生物效应 gyrotron gradual taper cavity quasi-optical mode converter biological effects 强激光与粒子束
2020, 32(5): 053001
1 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室，吉林 长春 130052
为满足浸没式光刻照明系统对掩模面高均匀性和不同照明模式的要求，对照明系统中的照明模式变换器进行了研究。采用衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)来产生各种照明模式，从光栅结构出发，经两步变换分析了光栅转变为DOE的过程。并提出一种离散抽样加密算法，以抽样线宽1~5 μm的四极照明DOE为例，揭示了DOE特征尺寸、衍射效率和光强分布非均匀性的实际对应关系。设计结果表明：随着抽样线宽的减小，整形光束的衍射效率和均匀性将得到较大提高。利用接触式光刻工艺完成了特征尺寸为1.76 μm×1.76 μm的16台阶照明模式变换DOE的制作，通过搭建光学测试平台对不同照明模式下DOE的光强非均匀性和衍射效率进行了测试，结果满足设计要求，验证了离散抽样加密算法能够有效指导照明模式变换系统DOE的设计。
浸没式光刻 照明模式变换 衍射光学元件 离散抽样加密算法 immersion lithography illumination mode transformation diffractive optical element discrete sampling encryption algorithm 红外与激光工程
2019, 48(9): 0916004
