谐振腔链色散关系及场分布的解析研究

从圆柱坐标系下的Borgnis位函数的齐次标量Helmholtz方程出发,引入慢波驻波概念及其场 表达式,利用Borgnis位函数的边界条件及相邻子区公共界面上的场匹配条件,导出了整腔 结尾的谐振腔链内角向均匀TM模的色散关系及场分布的解析表达式.运用该解析法对实际器 件——四腔渡越管振荡器进行了求解,求得的谐振频率与实验中测得的微波频率一致,求得 的场分布与数值法得到的场分布十分符合. 关键词： 谐振腔链 色散关系 场分布 解析法     

同轴边加载三腔谐振腔高频特性

 研究了同轴边加载三腔谐振腔的高频特性,从圆柱坐标系下的Borgnis位函数出发求解各个区域的场表达式,利用边界条件和相邻区域公共界面上的匹配条件,导出同轴边加载三腔谐振腔内角向均匀的TM模式的色散关系和各个区域场分布的解析表达式。将求得的谐振频率和数值模拟所得到的谐振频率进行了对比验证,求解所得谐振模式的频率和场分布与数值模拟的结果基本一致。     

利用场耦合理论研究开放微波谐振腔

利用电磁场的等效原理，将一个开放微波腔等效于一个闭合边界微波腔（即封闭微波腔）和开放边界（即行波吸收边界）两部分，然后利用等效封闭微波腔的本征模式及其与开放边界的耦合，建立了关于开放微波腔模式（即模式场分布、频率、品质因子）的耦合方程组，其中开放边界为行波吸收边界.以X波段六腔渡越振荡管为例进行分析，将该振荡管等效为封闭微波腔和同轴输出结构两部分，用SUPPERFISH获得封闭腔的各个模式场分布及频率，然后根据封闭微波腔与开放边界的耦合，求得六腔渡越振荡管的工作模频率为9.25GHz，品质因子为115.2，与实验测量结果基本符合. 关键词： 微波腔 本征模式 场耦合 渡越振荡管     

X波段六腔渡越管振荡器的高频特性研究

 从麦克斯韦方程出发，采用时域有限差分法（FDTD）和离散傅里叶变换（DFFT）相结合的方法，通过数值计算得出了六腔开放式谐振腔中前四个谐振频率和场分布，计算出的谐振频率与实验测量结果基本相同。比较了开放腔和封闭腔谐振频率，验证了TEM波吸收边界条件，并在实际编程计算中得以应用。计算结果为六腔渡越管振荡器的机理研究提供了依据。     

X波段五腔渡越管振荡器的高频特性研究

 从麦克斯韦方程出发，采用时域有限差分的方法，对X波段五腔渡越管振荡器的谐振腔进行了高频特性研究，给出了该谐振腔中的TM₀₁模的非π模式的本征频率、Q值以及对应的场分布，并用实验冷测法测出了谐振腔的谐振频率与Q值。数值计算与实验结果比较一致，说明了该高频特性研究结果的可靠性。     

X波段五腔渡越管振荡器的理论与实验研究

提出了一种新结构的X波段五腔渡越管振荡器，进行了理论和实验研究。根据场分布进行了一维非线性分析，结果表明该结构可以产生高功率微波，并判断了工作模式，为TM01模的3π/5模。采用粒子模拟验证了一维非线性分析的结论，并优化设计出五腔渡越管振荡器,优化结果为:输出功率约1 GW， 工作频率9.3 GHz，束波转换效率约22%。实验中，通过参数调节，得到频率约9.25 GHz，峰值功率约780 MW，脉宽（半高宽）21 ns的输出微波，束波转换效率约为16%。实验结果与模拟结果基本符合。     

X波段五腔渡越管振荡器的理论与实验研究

 提出了一种新结构的X波段五腔渡越管振荡器，进行了理论和实验研究。根据场分布进行了一维非线性分析，结果表明该结构可以产生高功率微波，并判断了工作模式，为TM₀₁模的3π/5模。采用粒子模拟验证了一维非线性分析的结论，并优化设计出五腔渡越管振荡器,优化结果为：输出功率约1 GW， 工作频率9.3 GHz，束波转换效率约22%。实验中，通过参数调节，得到频率约9.25 GHz，峰值功率约780 MW，脉宽（半高宽）21 ns的输出微波，束波转换效率约为16%。实验结果与模拟结果基本符合。     

X波段五腔渡越管振荡器的理论与实验

随着脉冲功率技术和等离子体物理的不断发展，出现了一类基于电子束在谐振腔中的渡越时间效应的渡越辐射机制来产生高功率微波的器件。该类微波器件的起源是单腔管(TTO)，近年来，美国科学家提出了分离腔振荡器(SCO)，后来又研制出超级后加速振荡器（Super-Reltron)（通过对这些器件的研究，提出并仔细研究了基于渡越时间效应的渡越管振荡器。     

Ku波段同轴渡越辐射振荡器的数值模拟

当传统高功率微波器件向高频段拓展时,器件尺寸的缩小将造成空间极限电流及功率容量的减小。基于此提出一种Ku波段同轴结构的渡越辐射振荡器。通过引入同轴结构,器件内部的空间极限电流及功率容量得到了有效提升。调制腔采用三谐振腔结构,与两腔结构相比,调制电子束的能力明显增强。采用高频场软件对调制腔和输出腔进行了冷腔分析。利用2.5维粒子模拟软件对Ku波段同轴渡越辐射振荡器进行了数值模拟,在导引磁场0.6 T、二极管电压392 kV、电流15.2 kA的条件下,在中心频率为14.184 GHz处获得1.2 GW的高功率微波输出,功率转换效率达20%。     

径向三腔渡越时间振荡器高频特性分析

 研究了径向三腔渡越时间振荡器的高频特性,提出了一种近似求解方法,获得了各模式的频率以及场分布特性,并进行了数值模拟验证。近似求解所得的谐振模式的频率与数值模拟的结果基本一致,而模式场的振幅有误差。对近似方法进行了误差分析,结果表明:场振幅的误差随谐振腔径向长度与平均半径之比的减小而减小,该比值小于0.3时,场振幅的相对误差小于5.4%,比值大于1时,该方法不适用。     

Linear theory of a dielectric-loaded rectangular Cerenkov maser with a sheet electron beam

A three-dimensional model of a dielectric-loaded rectangular Cerenkov maser with a sheet electron beam for the beam-wave interaction is proposed.Based on this model,the hybrid-mode dispersion equation is derived with the Borgnis potential function by using the field-matching method.Its approximate solution is obtained under the assumption of a dilute electron beam.By using the Ansoft high frequency structural simulator(HFSS) code,the electromagnetic field distribution in the interaction structure is given.Through numerical calculations,the effects of beam thickness,beam and dielectric-layer gap distance,beam voltage,and current density on the resonant growth rate are analysed in detail.     

Green’s functions and strength functions for stationary quantum systems

By using the analytic properties of the retarded Green’s function for a stationary quantum system, the strength function that coincides with the energy distribution of an unperturbed state of the system over its exact states in a perturbing field is constructed. It is shown that, in general, this strength function has the form of a Breit-Wigner distribution with energy-dependent parameters and that its moments are determined by the expectation values of various powers of the exact Hamiltonian for the wave function of the unperturbed state. The strength function averaged over a certain energy interval is calculated, and its properties are investigated for a global regime of averaging. The resulting strength functions are used to determine the mean field and the optical potential for nucleons in nuclei and to investigate conditions under which quantum chaos emerges in various systems.     

Rotation and vibration of diatomic molecule oscillator with hyperbolic potential function

The explicit expressions of energy eigenvalues and eigenfunctions of bound states for a three-dimensional diatomic molecule oscillator with a hyperbolic potential function are obtained approximately by means of the hypergeometric series method. Then for a one-dimensional system, the rigorous solutions of bound states are solved with a similar method. The eigenfunctions of a one-dimensional diatomic molecule oscillator, expressed in terms of the Jacobi polynomial, are employed as an orthonormal basis set, and the analytic expressions of matrix elements for position and momentum operators are given in a closed form.     

载流有限长密绕螺线管的磁场分布

对于通以恒定电流的有限长螺线管,首先用柱函数展开法推导出矢势的表达式,再利用磁感应强度与矢势的关系式,得出积分形式的磁场表达式.然后用直接积分的方法计算出磁场分布的级数表达式.最后讨论了某些特殊位置处的磁场.     

用赝角动量方法求解同调谐振子

采用赝角动量的方法研究了同调谐振子(带有附加有心势垒项的谐振子)的定态薛定谔方程的严格解.详细讨论了有心势垒项的参量对于形成体系束缚定态的有效取值区域,及该参量的不同取值区域对能谱的影响.给出了能谱的确切的全面表述和对应本征态的解析表达式.对于不同文献作者的不同处理予以分析和澄清 关键词： 同调谐振子 类角动量方法 广义湮没算符 广义产生算符 本征值谱 本征态     

幂函数叠加势的径向薛定谔方程的解析解(英文)

当薛定谔方程中出现高次非谐振子势,电偶极矩势,分子晶体势,极化等效势等高次正幂与逆幂势函数以及它们的叠加时,薛定谔方程的求解变得非常复杂,本文采用奇点邻域附近的级数解法与求解渐近解相结合并且通过系数比较法,得到势函数为V(r)=a1r6 a2r2 a3r-4 a4r-6的径向薛定谔方程的一系列定态波函数解析解以及能级结构,并作了适当讨论与结论.     

Far-infrared response of quantum-dot molecules

We report an analysis of the dipole response of a symmetric quantum-dot molecule as a function of the dot-dot separation and intensity of a perpendicular magnetic field. The potential barrier is assumed proportional to the interdot distance using a two-center oscillator potential. The results are obtained within the symmetry-unrestricted TDLSDA. It is shown that the FIR details, specially the fragmentation of the low-energy brach, are quite sensitive to the interdot separation and that in both the small and large separation limits the results converge towards the analytic Kohn's magnetoplasmon energies. The validity of the LSDA is checked by comparison with the Hartree-Fock dipole spectrum in one case. Received 29 November 2000