切伦柯夫相互作用中分段式慢波结构与均匀慢波结构的比较研究

分析了切伦柯夫束波相互作用中使用单段慢波结构的缺点。指出在分段式慢波结构中,漂移段及其两端的慢波结构组成一Bragg谐振腔,当漂移段长度合适时,根据渡越时间效应理论,这种结构能减小调制束中电子的速度分散,提高束波转化效率。通过粒子模拟方法,比较了均匀慢波结构与分段式慢波结构中束波相互作用的物理图像,验证了理论分析结果,并说明了后者有束密度群聚充分,束电子速度分散小,产生微波功率高、频谱质量好,最佳工作电流大,输入电功率高等优点。     

一种矩形截面切伦柯夫脉塞金属周期慢波结构的分析方法

 分析了矩形截面切伦柯夫脉塞周期金属慢波结构的色散特性,以及结构参数的变化对色散曲线的影响。为避免慢波结构两端突变引起的反射振荡,采用等效电路法分析了用于连接光滑波导和慢波结构的渐变段。将线性形、两段形和指数形的渐变段进行了比较。指数形渐变段末端的功率反射系数最小, 并且整体的变化最平缓, 因此可将其作为实现慢波与快波间转换的较优选择。分析了频率和实际加工误差对指数形渐变段功率反射系数的影响:在频率较小时,功率反射系数也较小;固定频率下,较小的加工误差能使交界处功率反射系数的变化较平缓。在此基础上设计了一个功率反射系数小于0.01的指数渐变段,实现了工作模式和快波模式之间的良好匹配。与耦合模理论分析方法相比,等效电路方法更为简洁,二者结果相符合。     

一种矩形截面切伦柯夫脉塞金属周期慢波结构的分析方法

分析了矩形截面切伦柯夫脉塞周期金属慢波结构的色散特性,以及结构参数的变化对色散曲线的影响。为避免慢波结构两端突变引起的反射振荡,采用等效电路法分析了用于连接光滑波导和慢波结构的渐变段。将线性形、两段形和指数形的渐变段进行了比较。指数形渐变段末端的功率反射系数最小, 并且整体的变化最平缓, 因此可将其作为实现慢波与快波间转换的较优选择。分析了频率和实际加工误差对指数形渐变段功率反射系数的影响:在频率较小时,功率反射系数也较小;固定频率下,较小的加工误差能使交界处功率反射系数的变化较平缓。在此基础上设计了一个功率反射系数小于0.01的指数渐变段,实现了工作模式和快波模式之间的良好匹配。与耦合模理论分析方法相比,等效电路方法更为简洁,二者结果相符合。     

锥形慢波结构波导谐振腔微波发生器

 利用二维半的PIC等离子体物理程序设计了一种新的结构简单、体积小、重量轻、频率稳定的高功率、高效率的微波器件。此器件采用了锥形慢波结构波导谐振腔,不用外加引导磁场。微波频率可以设计为f=1.6 ~12GHz,功率P_out可达GW。     

锥形慢波结构波导谐振腔微波发生器

利用二维半的PIC等离子体物理程序设计了一种新的结构简单、体积小、重量轻、频率稳定的高功率、高效率的微波器件。此器件采用了锥形慢波结构波导谐振腔,不用外加引导磁场。微波频率可以设计为f=1.6 ~12GHz,功率Pout可达GW。     

具有谐振腔的多波切伦柯夫振荡器的粒子模拟

设计了一种新型的多波切伦柯夫振荡器,即在第二慢波段和输出喇叭之间加一个谐振腔,并采用PIC方法模拟了器件产生微波的物理过程。结果表明这种新型器件符合普通多波切伦柯夫振荡器的基本特征,同时具有纵向尺寸短,导引磁场低,功率、效率高等优点。     

具有谐振腔的多波切伦柯夫振荡器的粒子模拟

 设计了一种新型的多波切伦柯夫振荡器，即在第二慢波段和输出喇叭之间加一个谐振腔，并采用PIC方法模拟了器件产生微波的物理过程。结果表明这种新型器件符合普通多波切伦柯夫振荡器的基本特征，同时具有纵向尺寸短，导引磁场低，功率、效率高等优点。     

O型契伦柯夫器件慢波结构高频特性

理论推导了电磁波在半无限长直波导和均匀慢波结构交界面上的反射系数表达式,得到反射系数模值和相位随电磁波的纵向相移常数和慢波结构末端相位的变化关系。运用传输线理论以及反射系数的理论计算结果,得到了有限长慢波结构的纵向谐振条件,可以分析各种情况下有限长慢波结构的纵向谐振特性。计算了一种有限长慢波结构的纵向谐振频率,理论预测与数值仿真结果基本一致。对于一种非均匀慢波结构的数值计算结果表明,其纵向谐振模式对应的频率、场分布与相应的均匀慢波结构接近,因此仍可根据提出的纵向谐振条件对非均匀慢波结构进行分析。     

O型契伦柯夫器件慢波结构高频特性

理论推导了电磁波在半无限长直波导和均匀慢波结构交界面上的反射系数表达式,得到反射系数模值和相位随电磁波的纵向相移常数和慢波结构末端相位的变化关系。运用传输线理论以及反射系数的理论计算结果,得到了有限长慢波结构的纵向谐振条件,可以分析各种情况下有限长慢波结构的纵向谐振特性。计算了一种有限长慢波结构的纵向谐振频率,理论预测与数值仿真结果基本一致。对于一种非均匀慢波结构的数值计算结果表明,其纵向谐振模式对应的频率、场分布与相应的均匀慢波结构接近,因此仍可根据提出的纵向谐振条件对非均匀慢波结构进行分析。     

高功率O型慢波器件的纵向模式选择研究

利用传输线理论说明了由于慢波结构与其输入、输出端阻抗不匹配导致同一横模对应的不同纵模的形成;根据S参数方法，研究了过模慢波结构TM01模对应各纵模的频率、场分布和Q值，并分析了慢波结构周期数对纵模的数目、纵模间的频率间隔以及各纵模Q值的影响等.在此基础上提出在O型慢波器件中使用谐振腔，可减少慢波结构周期数，不但使器件结构更为紧凑，还可避免纵模竞争，从而提高器件效率、稳定产生微波频率. 关键词： 纵模选择 传输线理论 慢波结构 谐振腔 O型高功率慢波器件     

介质加载的矩形截面Cerenkov脉塞中带状电子注与慢波结构互作用的研究

本文建立了介质加载的矩形截面Cerenkov脉塞中带状电子注与慢波结构互作用的三维物理模型. 采用Borgnis函数法和场匹配法求解了多层介质中场的匹配问题, 获得了注波互作用结构的混合模热色散方程(含电子注)及其近似解. 通过数值计算, 分析了热态下介质层厚度、电子注电压、电流密度、电子注厚度及电子注与 介质层间隙距离等主要结构和电参数对注波互作用增长率的影响.     

Analysis and design of the taper in metal-grating periodic slow-wave structures for rectangular Cerenkov masers

The hybrid-mode dispersion equation of the metal-grating periodic slow-wave structure for a rectangular Cerenkov maser is derived by using the Borgnis function and field-matching methods.An equivalent-circuit model for the taper of the groove depth that matches the smooth waveguide to the metal-grating structure is proposed.By using the equivalentcircuit method,as well as the Ansoft high frequency structure simulator(HFSS) code,an appropriate electromagnetic mode for beam-wave interaction is selected and the equivalent-circuit analysis on the taper is given.The calculated results show that a cumulative reflection coefficient of 0.025 for the beam-wave interaction structure at a working frequency of 78.1 GHz can be reached by designing the exponential taper with a TE z10 rectangular waveguide mode as the input and the desired TE x10 mode as the output.It is worth pointing out that by using the equivalent-circuit method,the complex field-matching problems from the traditional field-theory method for taper design can be avoided,so the taper analysis process is markedly simplified.     

基于两原子同时和腔场共振作用制备两原子纠缠态的腔QED方案(英文)

我们提出了一个将两个远离的原子制备成纠缠态的腔QED方案,该方案基于两个原子同时和一个腔场发生共振作用.在这个方案里,我们利用一个事先制备好的纠缠态将另外两个分离的原子制备成纠缠态.该方案仅包含两个原子和腔场的共振相互作用,不需要用腔场存储量子信息,并且原子和腔场作用时间极短.因此,我们的方案基于目前的腔QED技术是可以实现的.     

Linear theory of beam–wave interaction in double-slot coupled cavity travelling wave tube

A three-dimensional model of the double-slot coupled cavity slow-wave structure(CCSWS) with a solid round electron beam for the beam–wave interaction is presented. Based on the "cold" dispersion, the "hot" dispersion equation is derived with the Maxwell equations by using the variable separation method and the field-matching method. Through numerical calculations, the effects of the electron beam parameters and the staggered angle between adjacent walls on the linear gain are analyzed.     

Isotope separation via atom optics in the Bragg regime

We study the resonant interaction of a beam of mono-velocity two-level atoms with a standing-wave light field in the Bragg regime. The atomic beam consists of two different isotopes, and the density is sufficiently small so that at most one atom is inside the cavity at a time. The momentum transfer between the atoms and photons in the process significantly effects the center-of-mass motion of the atoms, thus separating the isotopes in different directions.     

Chodorow型耦合腔慢波结构色散特性和耦合阻抗理论分析

本文建立了Chodorow型耦合腔慢波结构的解析模型, 利用并矢格林函数结合矩量法求解了场匹配方程, 给出了色散方程和耦合阻抗的计算式, 并数值计算出一个X波段Chodorow型慢波结构的高频特性. 结果表明, 本文方法的色散特性以及耦合阻抗与仿真软件HFSS计算的结果有很好的一致性, 且计算效率更高, 同时精度远高于等效电路法, 对工程设计有好的参考价值. 关键词： Chodorow型耦合腔慢波结构 色散特性 耦合阻抗 场匹配