检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2015年第15期64卷 37-42页

作者：赵文娟陈再高郭伟杰西安交通大学法医学院卫生部法医学重点实验室西安710061 西安交通大学电子与信息工程学院西安710049

随着真空电子学器件的工作频率达到太赫兹波段,表面波振荡器的横截面尺寸变小,慢波结构的加工精度难以得到保证,同时由于表面波振荡器的电磁场集中在慢波结构表面,在高电压工作情况下,太赫兹波段的表面波振荡器慢波结构爆炸发射电子会... 详细信息

随着真空电子学器件的工作频率达到太赫兹波段,表面波振荡器的横截面尺寸变小,慢波结构的加工精度难以得到保证,同时由于表面波振荡器的电磁场集中在慢波结构表面,在高电压工作情况下,太赫兹波段的表面波振荡器慢波结构爆炸发射电子会影响器件的工作特性.本文分析了高电压工作情况下0.14 THz表面波振荡器慢波结构中电场的分布特性,研究表明,在慢波结构区域沿着轴线方向上存在电场幅度的包络分布,在慢波结构中心位置处靠近慢波结构内半径处电场的幅度最大,最易爆炸发射产生电子,采用粒子模拟软件UNIPIC模拟了慢波结构处爆炸发射的电子对器件工作特性的影响,同时考虑了电子回流所产生的二次电子倍增效应,数值模拟结果表明,慢波结构电子产生会导致器件的输出功率下降,从数十兆瓦下降到兆瓦量级.

关键词：太赫兹源表面波振荡器慢波结构爆炸发射

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0.14THz双环超材料慢波结构表面波振荡器数值研究

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物理学报 2015年第7期64卷 171-177页

作者：郭伟杰陈再高蔡利兵王光强程国新西安交通大学电子与信息工程学院西安710049 西北核技术研究所西安市710024

本文研究了一种太赫兹波段双环超材料慢波结构,并具有同轴引出结构的相对论过模表面波振荡器.设计了超材料同轴过模慢波结构;通过色散特性,进行了模式选择和过模结构电子束电参数和几何参数的设计;根据超材料同轴慢波结构的特点,设计了... 详细信息

本文研究了一种太赫兹波段双环超材料慢波结构,并具有同轴引出结构的相对论过模表面波振荡器.设计了超材料同轴过模慢波结构;通过色散特性,进行了模式选择和过模结构电子束电参数和几何参数的设计;根据超材料同轴慢波结构的特点,设计了具有同轴引出结构的末端同轴输出段.粒子模拟结果表明,在电子束电压为600 kV和电流为1.0 k A,引导磁场为2.0 T时,同轴超材料慢波结构过模表面波振荡器输出稳定单频的0.141 THz电磁波,峰值功率为316.8 MW.

关键词：太赫兹超材料慢波结构表面波振荡器同轴结构

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0.14太赫兹同轴表面波振荡器研究

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物理学报 2014年第11期63卷 137-142页

作者：陈再高王建国王光强李爽王玥张殿辉乔海亮西安交通大学电子与信息工程学院西安710049 西北核技术研究所西安710024

为了提高太赫兹表面波振荡器的输出功率,本文提出了同轴结构的表面波振荡器模型,并且获得了该同轴结构TM01模的色散曲线,采用自行研制的全电磁粒子模拟软件UNIPIC对提出的同轴结构表面波振荡器进行了模拟,结果表明器件的工作频率与圆柱... 详细信息

为了提高太赫兹表面波振荡器的输出功率,本文提出了同轴结构的表面波振荡器模型,并且获得了该同轴结构TM01模的色散曲线,采用自行研制的全电磁粒子模拟软件UNIPIC对提出的同轴结构表面波振荡器进行了模拟,结果表明器件的工作频率与圆柱结构时的表面波振荡器相同,在输出端以TEM模式传输太赫兹波,输出功率相比圆柱结构的表面波振荡器输出功率水平提高了67.8%.

关键词：太赫兹表面波振荡器同轴结构粒子模拟

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0.34 THz大功率过模表面波振荡器研究

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物理学报 2015年第5期64卷 103-109页

作者：王光强王建国李爽王雪锋陆希成宋志敏西北核技术研究所西安710024 高功率微波技术重点实验室西安710024 西北核技术研究所西安710024

论文对0.34 THz大功率过模表面波振荡器进行了模拟设计和初步实验研究.针对高过模比(D/λ≈6.8)慢波结构,根据小信号理论选择了合适的慢波结构尺寸和电子束距壁距离,实现了器件在表面波TM01模的π点附近谐振.根据PIC模拟结果,表面波振... 详细信息

论文对0.34 THz大功率过模表面波振荡器进行了模拟设计和初步实验研究.针对高过模比(D/λ≈6.8)慢波结构,根据小信号理论选择了合适的慢波结构尺寸和电子束距壁距离,实现了器件在表面波TM01模的π点附近谐振.根据PIC模拟结果,表面波振荡器可以实现频率和功率分别为0.34 THz和22.8 MW的太赫兹波输出.采用微细电火花加工技术完成了不锈钢慢波结构的一体化精细加工,并基于小型化脉冲功率驱动源搭建了实验装置.初步的实验结果表明,在电子束电压和电流分别约为420 kV和3.1 kA时,0.34 THz大功率过模表面波振荡器输出脉冲的频率范围为0.319—0.349 THz,辐射功率不小于250 kW,脉宽约为2 ns.最后分析讨论了实验输出功率与模拟结果相差较大的原因,为表面波振荡器的性能改善奠定了基础.

关键词：太赫兹表面波振荡器过模慢波结构

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过模结构表面波振荡器模式选择

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物理学报 2013年第8期62卷 124-130页

作者：李小泽滕雁王建国宋志敏张黎军张余川叶虎西北核技术研究所西安710024 高功率微波技术重点实验室西安710024

过模结构能提高器件的功率容量和工作频率,能使器件工作在低磁场状态,越来越多的器件采用过模结构.但是过模结构允许多个模式同时存在,这可能会引起模式竞争问题.本文通过理论分析和数值计算,研究了过模结构模式选择问题.计算结果表明,... 详细信息

过模结构能提高器件的功率容量和工作频率,能使器件工作在低磁场状态,越来越多的器件采用过模结构.但是过模结构允许多个模式同时存在,这可能会引起模式竞争问题.本文通过理论分析和数值计算,研究了过模结构模式选择问题.计算结果表明,通过选择合适的结构参数和电参数,使得器件工作在行波状态,可以实现不同横向模式的选择.在此基础上,通过选择合适的电子束和结构参数,能实现不同纵向模式的选择.对计算结果进行了粒子模拟验证,与理论分析符合较好,达到了模式选择的目的.

关键词：过模结构模式选择色散关系表面波振荡器

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0.14THz过模表面波振荡器的模式分析

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物理学报 2013年第15期62卷 95-101页

作者：王光强王建国李爽王雪锋童长江陆希成郭伟杰西北核技术研究所西安710024 西安交通大学电子与信息工程学院西安710049

采用理论分析和实验验证相结合的方法,研究了0.14 THz过模表面波振荡器(过模比D/λ≈3)中太赫兹波模式成分的分布.首先针对具有圆周对称结构的过模切连科夫器件,建立了用于模式分析的纵向场分解法.接着基于2.5维PIC(Particle-in-cell)... 详细信息

采用理论分析和实验验证相结合的方法,研究了0.14 THz过模表面波振荡器(过模比D/λ≈3)中太赫兹波模式成分的分布.首先针对具有圆周对称结构的过模切连科夫器件,建立了用于模式分析的纵向场分解法.接着基于2.5维PIC(Particle-in-cell)软件的电场模拟结果,采用该方法对0.14 THz表面波振荡器的模式进行了详尽的理论分析.结果表明,器件中不同结构区域的太赫兹波模式成分不同,相互间存在模式转换,输出模式以TM02和TM03模为主,并伴有少量TM04模.最后利用图像显示法获取了0.14 THz表面波振荡器的近场辐射能量分布,与由模式分析结果得到的理论分布符合的较好,证明了纵向场分解法用于模式分析的可行性和结果的正确性.

关键词：过模表面波振荡器模式分析场分解法

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欧姆损耗对太赫兹频段同轴表面波振荡器的影响

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物理学报 2015年第7期64卷 178-183页

作者：陈再高王建国王玥张殿辉乔海亮西安交通大学电子与信息工程学院西安710049 西北核技术研究所西安市710024

为了研究欧姆损耗对太赫兹波段真空电子器件工作特性的影响,本文推导了2.5维全电磁粒子模拟软件UNIPIC的表面阻抗边界条件,并采用软件对不同金属材料慢波结构的同轴结构表面波振荡器进行了数值模拟研究,分析了不同金属材料慢波结构器件... 详细信息

为了研究欧姆损耗对太赫兹波段真空电子器件工作特性的影响,本文推导了2.5维全电磁粒子模拟软件UNIPIC的表面阻抗边界条件,并采用软件对不同金属材料慢波结构的同轴结构表面波振荡器进行了数值模拟研究,分析了不同金属材料慢波结构器件的输出功率与电导率的关系,模拟结果表明:金属电导率对器件的输出功率有非常大的影响,对于0.14 THz同轴表面波振荡器,铜材料和不锈钢材料慢波结构器件的输出功率分别下降13.4%和63.9%,起振时间分别延迟0.4 ns和15 ns.

关键词：太赫兹表面波振荡器表面阻抗边界条件粒子模拟

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过模高功率太赫兹表面波振荡器优化设计

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西安交通大学学报 2008年第12期42卷 1531-1536页

作者：张海王建国童长江西安交通大学电子与信息工程学院西安710049 西北核技术研究所西安710024

提出了一种新型过模高功率太赫兹表面波振荡器,其中慢波系统是由一段过模圆柱波导内壁沿圆周方向平行挖去若干个均匀环形槽构成,相邻槽间距固定不变.该结构较之传统的单模结构能有效降低管内电场强度,避免场击穿,提高系统的功率容量.同... 详细信息

提出了一种新型过模高功率太赫兹表面波振荡器,其中慢波系统是由一段过模圆柱波导内壁沿圆周方向平行挖去若干个均匀环形槽构成,相邻槽间距固定不变.该结构较之传统的单模结构能有效降低管内电场强度,避免场击穿,提高系统的功率容量.同时,提出了一种基于表面波工作机制的综合选模方案,即通过电动力学结构选模及电子注参数选模相结合,使系统稳定工作于单模表面波状态,从而达到模式选择的目的.该方法能有效解决过模慢波系统内的模式竞争问题.利用2.5维粒子模拟程序UNIPIC对振荡器进行了物理设计和性能优化,得到了一套最优工作参数.在500 kV电子注电压、1.5 kA电子注电流条件下,模拟得到了42 MW的峰值功率输出,振荡频率高于0.14 THz,模式为TM01,信号的时域波形及频谱特性良好.

关键词：高功率太赫兹波表面波振荡器模式竞争 2.5维粒子模拟

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过模表面波振荡器输出太赫兹波模式的影响因素分析

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真空科学与技术学报 2014年第10期34卷 1059-1065页

作者：王光强王建国李爽王雪锋西北核技术研究所西安710024 高功率微波技术重点实验室西安710024

采用轴向电场分解与PIC(Particle-in-cell)模拟相结合的方法,研究了二极管参数、引导磁场和输出结构等因素对0.14 THz过模表面波振荡器输出太赫兹波模式的影响。当太赫兹波实现稳定输出时,其模式成分和相对相位差基本不受二极管电压的... 详细信息

采用轴向电场分解与PIC(Particle-in-cell)模拟相结合的方法,研究了二极管参数、引导磁场和输出结构等因素对0.14 THz过模表面波振荡器输出太赫兹波模式的影响。当太赫兹波实现稳定输出时,其模式成分和相对相位差基本不受二极管电压的上升沿、幅度和引导磁场大小的影响,除非振荡器的工作状态发生了明显改变,但它们对阳极半径和阴阳极间距的变化较为敏感。在较小的二极管电压、阳极半径或阴阳极间距下振荡器能获得一定成分的TM01模太赫兹波输出。输出结构决定了输出太赫兹波的模式成分。通过合理设计锥形输出结构的参数,能够实现相同功率水平下的纯净TM01模输出,简单有效地解决过模表面波振荡器的多模输出问题。

关键词：过模表面波振荡器模式太赫兹

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渐变慢波结构的太赫兹过模表面波振荡器

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强激光与粒子束 2016年第3期28卷 167-171页

作者：王光强王建国李爽曾鹏张黎军陈再高西北核技术研究所西安710024 高功率微波技术重点实验室西安710024

模拟研究了一种在均匀慢波结构后增加渐变慢波结构段的太赫兹过模表面波振荡器,获得了输出功率和模式纯度的显著提高。首先根据S参数方法,研究分析了这种复合高频结构中TM_(01)模的谐振特性。然后采用2.5维PIC(Particle-in-cell)软件UNI... 详细信息

模拟研究了一种在均匀慢波结构后增加渐变慢波结构段的太赫兹过模表面波振荡器,获得了输出功率和模式纯度的显著提高。首先根据S参数方法,研究分析了这种复合高频结构中TM_(01)模的谐振特性。然后采用2.5维PIC(Particle-in-cell)软件UNIPIC,模拟研究了振荡器输出性能随渐变慢波结构周期数的变化关系。结果表明:随着周期数的增加,输出太赫兹波中的TM_(02)和TM_(03)等高次模成分降低,TM_(01)模的功率比例增大至80%以上;选择合适长度的渐变慢波结构,能使得器件输出功率增大50%。

关键词：过模表面波振荡器渐变慢波结构模式分析

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