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THz返波管的研究

李珏岐  
【摘要】:太赫兹(Terahertz,THz)波是指频率在0.1THz~10THz(波长在3m m~3μm之间)范围内的电磁波,太赫兹科学技术是一门综合性非常强的前沿学科,近些年来,太赫兹科学技术随着其产生机理方面、技术检测方面及应用技术方面的进步而得到了飞速发展。 THz科学技术的应用需要THz辐射源和THz探测技术的发展,同时也离不开THz波各种功能器件的进一步完善。太赫兹返波管高频系统的研究就是为了作为太赫兹源而提出的。返波管的高频系统是返波管的主体部分,研究了返波管高频系统就可以顺理成章地完成对相应的返波管进行研究。如果把这种结构应用于太赫兹波段对太赫兹技术的发展会有比较好的机遇。 论文主要介绍了返波管高频系统的基本理论,分别利用电磁三维仿真软件CST和粒子模拟软件进行了冷腔和热腔的仿真,其慢波结构也分别利用了圆柱和矩形慢波结构进行模型构造,然后进行了模拟仿真和结构优化,从而使器件达到比较好的指标。仿真结束后,利用电磁仿真软件CST仿真的模型的工作频率约为300GHz,由此可知返波管高频系统的最佳工作电压是41KV,在此基础上利用粒子模拟软件仿真,可以得出返波管高频系统的输出功率约为12.25W,进而算出输出效率约为0.476%。 研究结果对于太赫兹波段的功能器件的开发具有潜在的应用价值。


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