毫米波段高功率绕射辐射振荡器的研究

 提出采用大口径、浅褶皱和短周期分段式慢波结构作为高功率毫米波绕射辐射振荡器的高频系统。采用通用理论对器件的色散特性进行了分析，用PIC方法对整体器件进行了模拟。在此基础上，开展了实验研究工作，测试了器件输出微波功率和频率。初步实验结果与理论分析和PIC模拟结果的趋势基本吻合。     

S波段相对论Klystron双流放大器的粒子模拟

 相对论双流放大器是一种结构简单、高增益、高效率的高功率微波器件,它的主要作用机制是两个同心环形电子束之间的双流互作用。利用MAGIC粒子模拟程序,对S波段的相对论双流放大器进行了粒子模拟,研究了相对论双流放大器的双流互作用机制,进一步认识了作为相对论双流放大器的放大机制的双流不稳定性,为国内开展类似器件的研究打下了良好的基础。     

相对论Klystron双流放大器电子注的成形

 相对论双流放大器是一种结构简单、高效率的高功率微波器件。其作用机理是沿同一方向传播的两束同心的环形电子束之间的双流不稳定性。这种双流不稳定性导致两个电子束之间的能量交换,最后由输出腔变成微波放大输出。相对论双流放大器成功的关键之一就是同一方向传播的两束同心的环形电子束的成形,利用MAGIC粒子模拟程序,对相对论双流放大器电子注的成形进行了粒子模拟。通过粒子模拟,证实了选择合适的参数来形成两束环形同心束是可行的。     

Arbitrary linear THz wave polarization converter with cracked cross meta-surface

This Letter presents a double-layer structure combining a cracked cross meta-surface and grating surface to realize arbitrary incident linear terahertz(THz) wave polarization conversion. The arbitrary incident linear polarization THz wave will be induced with the same resonant modes in the unit cell, which results in polarization conversion insensitive to the linear polarization angle. Moreover, the zigzag-shaped resonant surface current leads to a strong magnetic resonance between the meta-surface and gratings, which enhances the conversion efficiency. The experimental results show that a more than 70% conversion rate can be achieved under arbitrary linear polarization within a wide frequency band. Moreover, around 0.89 THz nearly perfect polarization conversion is realized.     

二维色散和各向异性磁化等离子体光子晶体色散特性研究

采用平面波展开法和时域有限差分法研究了二维色散和各向异性磁化等离子体光子晶体的色散特性.当波矢在周期平面时,由于外加磁场的作用使TE模的色散曲线出现两个不同区域的平带,改变磁场的大小不但可以控制平带的位置,而且可以控制光子带隙的位置和大小.增大背景材料的介电常数,可以形成全方向光子带隙,随着背景材料介电常数的增加,带隙的中心位置降低但带隙宽度增加.当波矢偏离周期平面时,色散曲线不再分为TE和TM模,随着非周期平面波矢的增加,带隙位置上移,带隙宽度先增加随后基本保持不变.     

高功率毫米波绕射辐射振荡器高频特性研究

 讨论了高功率毫米波绕射辐射振荡器的高频特性。利用线性理论和PIC模拟相结合的方法对器件的高频特性进行了比较仔细的分析。分析结果表明，合理地选择电子注的参量（电流、电压）及高频结构的尺寸（波纹深度、半径、周期等）可以获得较高的输出功率并且具有较好的频谱纯度。     

等离子体填充金属光子晶体慢波结构色散特性研究

等离子体填充慢波器件为高效率、高功率真空电子微波源的发展提供了新的途径, 但其仿真和理论都具有一定的难度. 本文将通过轮辐天线加载激励信号的方法引入到等离子体填充金属光子晶体慢波结构(SWS)的色散特性仿真分析中, 研究了慢波结构参数和等离子体密度对等离子体填充慢波结构色散特性的影响. 结果表明, 无等离子体填充时, 通过轮辐天线加载激励信号方式得到的色散特性与其他方法差别不大; 与已有结果对比表明, 该方法适用于等离子体填充慢波结构的分析. 为了减小轮辐天线对腔体谐振频率的影响, 需要适当减薄轮辐天线的厚度, 并尽可能缩短其与反射面之间的距离. 天线的厚度越大越能激励慢波场, 越小谐振模式越容易被激励; 慢波结构周期膜片外半径和厚度对色散特性影响不大, 周期长度和膜片内半径对色散特性影响较大; 频率和相速色散曲线随等离子体密度上升而整体向高频区移动; 等离子体填充对低频模点的影响要大于对高频模点的影响; 对于慢波器件, 需要选择高频模点工作模式, 以减少腔的尺寸并降低电子注的初速度.     

永磁体相对论磁管的实验研究

 简要分析了永磁体相对论磁控管的主要特点与基本原理,编制了永磁系统数值计算程序,设计制作了相对论磁控管用永磁体并进行了测试。根据所得的磁场数据对相对论磁控管进行了模拟设计与实验研究。在S波段得到了430MW左右的微波输出功率。     

Dispersion characteristics of a slow wave structure with a modified photonic band gap

This paper studies the dispersion characteristics of a modified photonic band-gap slow-wave structure with an open boundary by simulation and experiment.A mode launcher with a wheel radiator and a coupling probe is presented to excite a pure TM 01-like mode.The cold test and simulation results show that the TM 01-like mode is effectively excited and no parasitic modes appear.The dispersion characteristics obtained from the cold test are in good agreement with the calculated results.