太赫兹回旋管的计算机模拟

通过对缓变圆柱型腔体回旋管中电子与电磁波互作用分析,设计出频率达到1太赫兹的回旋振荡管,该管采用大回旋半径电子注,波导模式为TE32,18。并结合自身编写的粒子模拟程序,模拟出电子的群聚轨迹图,速度分布图,以及场分布等。并且通过一系列的计算机模拟数值计算,使得各项参数都得到了一定的优化,进一步加强了计算机模拟计算在实际工作中的作用。     

太赫兹Smith-Purcell相干辐射源的研究

太赫兹辐射源的研究是太赫兹技术发展的重要环节.本文提出了一种基于Smith-Purcell效应的太赫兹相干辐射源物理模型,利用粒子模拟软件对该器件的工作特性进行模拟,给出了器件的工作频率为211 GHz、输出脉冲功率为80 Kw、效率为1.27%等参量.     

8mm三次谐波回旋管双阳极电子枪计算机模拟

根据8mm三次谐波回旋管对电子枪的要求，采用综合法和分析法设计了该双阳极磁控注入电子枪。编制了一套大型的计算程序，利用计算机模拟，设计出了电极形状、电子轨迹与电子注参量。计算表明，这种电子枪具有速度零散小、层流性较好、体积小等特点。该枪已经用于制管实验中。     

大功率太赫兹返波管的数值模拟研究

为了提升传统超高频小功率返波管的工作频率和输出功率,提出了一种过模表面波太赫兹返波管的紧凑结构.其中,慢波系统是在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的,相邻槽间距固定不变.该结构较之传统的单模结构能有效地降低管内电场强度、避免场击穿,提高系统在太赫兹频段的功率容量.采用数值模拟的方法对该慢波系统的结构参数进行了筛选,最终选取波导内半径为2 mm、槽深为0.2 mm、槽宽为0.6 mm、单周期长度为1 mm,共采用17个周期.利用2.5维粒子模拟程序对系统进行了热测实验,在电子注电压为550 kV、电子注电流为350 A的条件下,模拟得到了14.4 MW的峰值功率输出,其能量转换效率达到7.5%,振荡频率高于0.14 THz,时域波形及频谱特性良好.     

太赫兹快速成像技术研究进展

太赫兹（terahertz,THz）成像技术有广泛的应用前景,但受现有太赫兹辐射源限制,传统太赫兹成像技术采用点扫描探测方式,导致图像采集时间过长,限制了该技术的进一步发展和应用。为了提高太赫兹成像速度,近几年提出了许多技术方案。简要介绍了传统的点扫描太赫兹成像技术,分析了影响太赫兹成像速度的原因,综述了包括快速扫描成像、太赫兹单像素成像、太赫兹波电光调制二维成像、二维太赫兹波探测器阵列（太赫兹相机）直接成像等太赫兹成像技术及其优缺点。     

太赫兹快速成像技术研究进展

太赫兹(terahertz,THz)成像技术有广泛的应用前景,但受现有太赫兹辐射源限制,传统太赫兹成像技术采用点扫描探测方式,导致图像采集时间过长,限制了该技术的进一步发展和应用.为了提高太赫兹成像速度,近几年提出了许多技术方案.简要介绍了传统的点扫描太赫兹成像技术,分析了影响太赫兹成像速度的原因,综述了包括快速扫描成像、太赫兹单像素成像、太赫兹波电光调制二维成像、二维太赫兹波探测器阵列(太赫兹相机)直接成像等太赫兹成像技术及其优缺点.     

太赫兹射线成像的进展概况

太赫兹辐射介于微波和红外之间．本文回顾了太赫兹射线成像的进展情况．与微波、X射线、核磁共振NMR(nuclear magnetic resonance)成像相比,太赫兹成像不仅能给出物体的密度信息,而且能给出频率域的信息,以及在光频、微波和X射线范围内所不能给出的材料的转动、振动信息．太赫兹射线与其他频段的电磁波相比,它能量低,不会造成对生物样品的电离损伤,而且太赫兹射线很容易穿过介电材料,因而可以用于产品的安全监测、纳米材料的无损探伤．因此太赫兹成像技术在生物学、工业安全监测等方面有可能带来新的关键性的突破．     

太赫兹科学技术及其应用研究

太赫兹技术是一个具有广泛应用前景的新兴学科,近10年来,太赫兹技术理论研究的蓬勃发展带动了太赫兹波应用研究的迅速扩大。文章简要介绍了太赫兹波的重要特性集、太赫兹技术的研究现状及应用前景,重点介绍了太赫兹科学技术在物体成像、生物医学、公共安全、网络通信和天文物理等领域的研究进展。     

过模高功率太赫兹表面波振荡器优化设计

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.     

太赫兹科学技术及其应用

近20年来,随着低尺度半导体技术、超快激光技术以及超快光电子技术的飞速发展,太赫兹科学技术表现出了极大的应用潜力.作为一种新型的相干光源,太赫兹辐射在物理化学、信息和生物学等基础研究领域,以及材料、国防、医学等技术领域具有重大的科学价值和广泛的应用前景.文章全面总结了目前太赫兹技术在基础研究领域和民用技术研究领域的应用,以及太赫兹技术在保密通信、反隐身雷达、化学和生物制剂的探测等领域的重要应用前景.     

Design and demonstration of a 0.22 THz gyrotron oscillator

Gyrotrons are the most powerful terahertz sources and have potential applications in many areas. A terahertz gyrotron oscillator with a pulsed solenoid producing up to an 8 T magnetic field has been designed, constructed and tested. In a 7.96 T magnetic field, 3 kW output power radiations at 0.22 THz frequency have been generated. Supported by the State Key Development Program of Basic Research of China (Grant No. 2007CB310400) and National Natural Science Foundation of China (Grant No. 1067611)     

Generating 0.42 THz radiation from a second harmonic gyrotron

Gyrotrons are high powered coherent electromagnetic radiation sources, and are considered to be available powerful sources that have the potential to bridge the so-called terahertz gap. In the University of Electronic Science and Technology of China, a second harmonic gyrotron has been designed, manufactured, and tested. The gyrotron generated radiation at a 0.423 THz frequency in 5μs pulses with an 8.1 Tesla magnetic field, with a power per pulse of about 4.4 kW. To date this is the highest frequency recorded for vacuum electronic devices in China. The gyrotron design, operation and measurements are presented.     

化工传热过程的计算机模拟

本文以传热过程为例阐明了计算机模拟化工过程的基本方法.     

网络中路由选择算法的计算机模拟

结合互联网络中路由选择的问题,通过计算机模拟寻找一条最佳的通信路径,从而提高通信的效率.     

太赫兹技术与在太赫兹波段的超光速研究

首先综述了太赫兹电磁辐射的性质和特点、太赫兹电磁辐射的产生和探测、以及太赫兹技术的应用.文章重点介绍了太赫兹波段的超光速研究进展,这里以介绍英国Strathclyde大学Klaas Wynne等人的若干实验结果为主.     

光子带隙谐振腔回旋管研究的评述

对光子带隙谐振腔回旋管这一新型管型的研究进行了全面的综述与评论.文中集中展示了光子晶体结构的主要物理特性,指出理解和掌握这些物理特性对于开拓新型微波器件应用所具有的重要意义.在此基础上,对光子晶体谐振腔回旋管的主要工作特性和国际、国内的相关研究工作进行了介绍,并结合目前的研究现状对以后的发展方向和所需要解决的一些关键性问题进行了分析.文章最后对光子带隙谐振腔回旋管的研究给出了一些新的思路和建议,以促进其相关的研究和发展.     

基于被动太赫兹波图像的图像分割技术

研究被动太赫兹波图像的图像分割算法. 针对被动太赫兹波图像水平和竖直方向平滑程度不同的特点,提出了一种改进的高斯-拉普拉斯算子,不同于传统高斯-拉普拉斯算子各向同性的特点,改进的算子在水平和垂直方向上对边缘具有不同的检测尺度. 实验表明,利用该算子可以将被动太赫兹波图像中的人和隐匿物品自动分割,能够准确、快速地对可疑的隐匿物品进行定位,使被动太赫兹波成像技术满足实际应用的需求.      

THz time-domain spectroscopy of amino acids

The optical characteristics of four kinds of amino acids （tyrosine, arginine, histidine and glutamine） filled with nitrogen at room temperature were studied by THz time-domain spectroscopy （THz-TDS）. Well-resolved absorption and refractive spectrums between 0.I and 2.8 THz were obtained based on the physical model for extracting the optical parameters of materials in THz range. The results not only fill up the spectra gap of amino acids in far-infrared range, supply data for amino acid molecular identification and conformation analysis, but also demonstrate significantly potential to promote the research and application of biological materials in bio-chemical and medical fields by THz-TDS.     

THz spectra of five borates crystals

Terahertz spectral responses have been studied for five borate crystals Nas[B2P3O13] （NBP）, Zn3BPO （ZBP）, SrB407 （SBO）, Na3LagO3（BO 3）8 （NLBO） and PbB407 （PBO）. It is found that the samples had good transmission in 0.25--1.5 THz region. Both SBO and NLBO have an absorption coefficient less than 10 cm^-1. Among them, SBO has not only the smallest absorption coefficient but also a very flat dispersion in the frequency region under investigation. Distinct resonance absorption peaks are observed for ZBP at v1 = 1.4 THz, v2 = 2.0 THz and SBO at v = 2.4 THz. In the spectrum of PBO, two abnormal dispersions appear in the frequency regions 1.44--1.74 and 2.2--2.5 THz. The absorption coefficients and refraction indices of the five crystals are extracted from the THz time-domain （THz-TDS） spectra in 0.25--2.5 THz region. The properties and origins of the spectral responses are addressed.