太赫兹波导的研究进展 被引量：8

1

作者 钟任斌 周俊 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期247-252,共6页

太赫兹(THz)有丰富的科学内涵和独特的优越特性,在物理、化学、电子信息、生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、通讯雷达、国家安全与反恐等多个领域具有重要的应用前景。由于水汽对THz波的强烈吸收,适用于不同应用需求的THz... 太赫兹(THz)有丰富的科学内涵和独特的优越特性,在物理、化学、电子信息、生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、通讯雷达、国家安全与反恐等多个领域具有重要的应用前景。由于水汽对THz波的强烈吸收,适用于不同应用需求的THz波导成为急需。根据不同需求并考虑各种不同结构及材料波导特有的优势与缺陷,扬长避短选取合适的波导将有利于发挥THz科学技术在科学研究、生产、生活中的应用特色。该文对现有THz金属空腔波导、金属线波导、介质波导和其他THz波导的研究情况进行了综述,以期展现当前THz波导的研究情况,开拓研究思路。 展开更多

关键词 介质波导 金属波导 光子晶体波导 太赫兹 传输线

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220GHz回旋管脉冲磁场系统和电子枪的设计与实验研究 被引量：3

2

作者 傅文杰 鄢扬 +2 位作者 袁学松 黎晓云 刘盛纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期395-398,共4页

根据220GHz回旋管的工作要求,设计了其所需的脉冲磁场系统与电子枪。脉冲磁场系统采用哑铃状结构,具有均匀区长、电阻小与电感小等优点,可以在较低电容与电压下获得更高的脉冲峰值磁场,并分析了其脉冲放电特性。电子枪采用双阳极磁控注... 根据220GHz回旋管的工作要求,设计了其所需的脉冲磁场系统与电子枪。脉冲磁场系统采用哑铃状结构,具有均匀区长、电阻小与电感小等优点,可以在较低电容与电压下获得更高的脉冲峰值磁场,并分析了其脉冲放电特性。电子枪采用双阳极磁控注入枪,用EGUN对其进行了设计优化,电子注纵横速度比为1.53,速度零散为3.1%。实验研究表明,脉冲磁场峰值强度达到8T,电子注电流达到2A,电子电流基本传输到靶片,控制极与阳极没有截获到电子,脉冲磁场系统与电子枪工作正常,达到设计要求。 展开更多

关键词 回旋管 脉冲磁场系统 电子枪 太赫兹

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大半径同轴谐振腔太赫兹回旋管研究 被引量：6

3

作者 袁学松 鄢扬 刘盛纲 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期334-337,共4页

为了发展大功率太赫兹辐射源,本文对大半径同轴谐振腔回旋管进行了理论和数值模拟研究,理论计算结果表明在同轴谐振腔中其角向对称的TE0n模式的截止频率与n近似成正比关系,与内外导体之间的距离近似成反比关系.根据上述特点作者设计了... 为了发展大功率太赫兹辐射源,本文对大半径同轴谐振腔回旋管进行了理论和数值模拟研究,理论计算结果表明在同轴谐振腔中其角向对称的TE0n模式的截止频率与n近似成正比关系,与内外导体之间的距离近似成反比关系.根据上述特点作者设计了一只大半径同轴腔0.3THz、TE04模回旋管,数值计算和粒子模拟结果表明:大半径同轴谐振腔太赫兹回旋管与空心波导谐振腔回旋管相比具有很多优点:腔体尺寸相对较大,工作电流可以大幅度提高;其对称的TE0n模式与非对称的TEmn模式的间隔较大,有利于克服模式竞争. 展开更多

关键词 太赫兹 回旋管 同轴腔

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微米镍粉在太赫兹波段的Mie散射特性研究 被引量：2

4

作者 罗轶 冯修军 +2 位作者 黄婉霞 毛茂 张雅鑫 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期302-305,共4页

为研究微米镍粉对太赫兹波的屏蔽效果,本文运用Mie氏散射理论,数值计算了微米镍粉在太赫兹波段的散射特性。研究获得了光学截面与粒子半径和入射波长、散射强度与散射角和粒子尺寸参数x的关系曲线。结果表明,微米镍粉在太赫兹波段的消... 为研究微米镍粉对太赫兹波的屏蔽效果,本文运用Mie氏散射理论,数值计算了微米镍粉在太赫兹波段的散射特性。研究获得了光学截面与粒子半径和入射波长、散射强度与散射角和粒子尺寸参数x的关系曲线。结果表明,微米镍粉在太赫兹波段的消光作用以散射为主;粒径对镍粉的消光效果有很大影响,可以通过控制粒径来设计具有太赫兹屏蔽效果的材料。随粒径的增大,消光截面先增加再振荡降低最终趋近于一定值;粒径越小散射强度越低且散射光强集中分布在散射角较小的范围内。 展开更多

关键词 太赫兹 MIE散射 光学截面 散射强度 镍粉

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电子注激励石墨烯表面等离子体激元的研究

5

作者 龚森 胡旻 +4 位作者 钟任斌 陈晓行 张平 赵陶 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期71-76,共6页

对垂直与平行运动电子注激励石墨烯表面等离子体激元进行了详细分析与对比。理论分析与数值计算的结果表明,电子注垂直激励时,石墨烯表面等离子体激元包含丰富的频率分量,沿传播方向衰减,并伴随有度越辐射;平行激励时,其工作频率可通过... 对垂直与平行运动电子注激励石墨烯表面等离子体激元进行了详细分析与对比。理论分析与数值计算的结果表明,电子注垂直激励时,石墨烯表面等离子体激元包含丰富的频率分量,沿传播方向衰减,并伴随有度越辐射;平行激励时,其工作频率可通过调节电子注能量或石墨烯化学势进行调谐,且沿传播方向没有衰减,没有渡越辐射。优化电子注能量与石墨烯化学势等参数可使电子注激励的石墨烯表面等离子体激元具有最大功率。电流密度大于500 A/cm2的直流电子注可与石墨烯表面等离子体激元发生注波互作用,从而对其进行持续地激励并放大。 展开更多

关键词 电子注 石墨烯 表面等离子体激元 太赫兹 频率调谐

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太赫兹科学技术及其应用的新发展 被引量：137

6

作者 刘盛纲 钟任斌 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期481-486,共6页

太赫兹科学技术是当前受到极大重视的交叉学科前沿,为人类社会发展提供了一个非常诱人的机遇。该文阐述了太赫兹波的优越特性及其在物理学、化学、生物医学、天文学、材料科学和环境科学等方面的重要学术和应用价值,以及对国民经济发展... 太赫兹科学技术是当前受到极大重视的交叉学科前沿,为人类社会发展提供了一个非常诱人的机遇。该文阐述了太赫兹波的优越特性及其在物理学、化学、生物医学、天文学、材料科学和环境科学等方面的重要学术和应用价值,以及对国民经济发展、国家安全、反恐和新一代信息科学技术发展的重大推动作用,介绍了世界太赫兹科技及其产业化发展情况,说明现代科技发展和应用的迫切需求使得该领域科学技术发展速度迅猛,也使太赫兹科学技术的发展呈现出基础研究、开发研究和产业化同步进行、相互融合、相互促进的新特点。 展开更多

关键词 天文学 生物医学 化学 环境科学 产业化 信息技术 材料科学 物理学 太赫兹科技

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太赫兹频段一维介质光子晶体中的史密斯-帕塞尔辐射特性模拟 被引量：4

7

作者 史宗君 唐效频 +1 位作者 兰峰 杨梓强 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期183-187,共5页

基于Smith-Purcell(SP)效应,采用粒子模拟的方法探讨了电子束团激发一维介质光子晶体中的SP辐射特性.模拟研究了单个束团激发一维介质圆柱光子晶体产生的SP辐射现象,并对周期束团激发的THz频段的相干SP辐射进行了模拟分析.研究表明,提... 基于Smith-Purcell(SP)效应,采用粒子模拟的方法探讨了电子束团激发一维介质光子晶体中的SP辐射特性.模拟研究了单个束团激发一维介质圆柱光子晶体产生的SP辐射现象,并对周期束团激发的THz频段的相干SP辐射进行了模拟分析.研究表明,提高介质的相对介电常数和增加光子晶体的层数都可使辐射强度增加,选择合适的参数能够有效地增强THz频段的相干SP辐射强度. 展开更多

关键词 Smith-Purcell辐射 电子束团 THZ 相干辐射

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折叠波导结构的THz振荡辐射源研究 被引量：11

8

作者 吴振华 张开春 刘盛纲 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2677-2680,共4页

以折叠波导为基本结构的真空电子器件,具有大功率、宽频带和制造成本低的优点,本文通过深入研究折叠波导振荡器的冷腔结构、色散方程和耦合阻抗,给出了可以产生THz的折叠波导振荡器的基本结构.并利用三维PIC粒子模拟软件进行了三维模拟... 以折叠波导为基本结构的真空电子器件,具有大功率、宽频带和制造成本低的优点,本文通过深入研究折叠波导振荡器的冷腔结构、色散方程和耦合阻抗,给出了可以产生THz的折叠波导振荡器的基本结构.并利用三维PIC粒子模拟软件进行了三维模拟计算,结果显示,在输入电子注电压为20.6kV,电流为0.12A,磁场为3000高斯时,可得到频率为0.1THz,平均输出功率174W,互作用效率大于7%. 展开更多

关键词 折叠波导 太赫兹 色散

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94GHz缓变结构回旋管设计与数值模拟研究 被引量：6

9

作者 雷朝军 喻胜 +2 位作者 李宏福 刘迎辉 赵其祥 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期177-181,共5页

通过分析广义传输线理论中的模式耦合系数,优化设计了一支94GHz光滑缓变结构回旋管,当电子注电压50kV,电流6A,横纵速度比1.4,工作磁场3.548 5T时,在频率94.099GHz处得到了41%互作用效率,约120kW的功率输出;与折变结构回旋管相比,缓变结... 通过分析广义传输线理论中的模式耦合系数,优化设计了一支94GHz光滑缓变结构回旋管,当电子注电压50kV,电流6A,横纵速度比1.4,工作磁场3.548 5T时,在频率94.099GHz处得到了41%互作用效率,约120kW的功率输出;与折变结构回旋管相比,缓变结构回旋管中的工作模式纯度提高约27dB,注波互作用效率提高约7%。基于自洽非线性理论计算的互作用效率与PIC模拟结果有较好的一致性。 展开更多

关键词 谐振腔 回旋管 模式竞争 耦合系数

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0.6THz三次谐波回旋管的研究 被引量：4

10

作者 马春燕 袁学松 +1 位作者 韩煜 鄢扬 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期495-499,共5页

太赫兹回旋管是一类基于电子回旋受激辐射机理的快波器件,同时也是目前最具发展前景的高功率太赫兹辐射源.本文根据回旋管的线性理论和自洽非线性理论对三次谐波、工作频率0.6THz的回旋管进行了研究,重点讨论了引导中心分别为0mm的实心... 太赫兹回旋管是一类基于电子回旋受激辐射机理的快波器件,同时也是目前最具发展前景的高功率太赫兹辐射源.本文根据回旋管的线性理论和自洽非线性理论对三次谐波、工作频率0.6THz的回旋管进行了研究,重点讨论了引导中心分别为0mm的实心回旋电子注和0.315mm的空心回旋电子注的模式竞争.通过分析比较,发现工作在0.6THz、三次谐波的众多模式中TE37模是一比较理想的工作模式,它不仅有相对较高的功率输出,而且还有相对较少的模式竞争.本文中的设计采用55kV/1.0A,电子注的速度横纵比为1.5,在工作磁场7.86T下,数值计算结果表明输出功率达4.73kW. 展开更多

关键词 回旋管 太赫兹 高次谐波

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0．1THz折叠波导扩展互作用振荡器辐射源研究 被引量：4

11

作者 吴振华 张开春 刘盛纲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S2期151-153,共3页

介绍了以折叠波导为慢波结构的太赫兹扩展互作用振荡器,并对其进行了基本理论分析,给出了色散方程和耦合阻抗。并利用三维PIC粒子模拟软件对设计的腔体进行了三维模拟计算。结果显示,在输入电子注电压为20.6kV,电流为0.12A时,可得到频率... 介绍了以折叠波导为慢波结构的太赫兹扩展互作用振荡器,并对其进行了基本理论分析,给出了色散方程和耦合阻抗。并利用三维PIC粒子模拟软件对设计的腔体进行了三维模拟计算。结果显示,在输入电子注电压为20.6kV,电流为0.12A时,可得到频率为0.1THz、347W的脉冲输出功率,互作用效率达到13.9%。 展开更多

关键词 折叠波导 扩展互作用振荡器 太赫兹

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高次模回旋管中的非工作模式抑制研究 被引量：2

12

作者 雷朝军 刘迎辉 +2 位作者 喻胜 李宏福 赵其祥 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期695-699,共5页

将高次模回旋管中的竞争模式分为与工作模式角向指标相同的寄生模式和角向指标不同的暂态模式,选择TE32,5为0.4 THz高次模回旋管的工作模式,对不同类型的非工作模式抑制方法展开讨论。结果表明,针对寄生模式,通过优化设计光滑缓变结构... 将高次模回旋管中的竞争模式分为与工作模式角向指标相同的寄生模式和角向指标不同的暂态模式,选择TE32,5为0.4 THz高次模回旋管的工作模式,对不同类型的非工作模式抑制方法展开讨论。结果表明,针对寄生模式,通过优化设计光滑缓变结构的谐振腔来抑制;暂态模式可以通过精心选择工作模式,深入研究注波耦合系数和不同模式的起振电流,合理设置高次模回旋管电子注电压、电流、横纵速度比、引导中心半径等工作参数,使工作模式在某一工作磁场范围内起振电流最低而优先起振,从而抑制暂态模式起振。 展开更多

关键词 效率 回旋管 高次模 抑制 太赫兹

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8mm带状注扩展互作用振荡器研究 被引量：2

13

作者 吴振华 张开春 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期58-60,共3页

研究了采用带状电子束的周期加载矩形扩展互作用振荡器,分析该结构的优点、色散特性和耦合阻抗,并利用模拟软件进行了冷腔分析。设计出了工作波长为8mm的腔体结构,分析了工作模式为TM31模的场分布。按照冷腔设计结果进行了PIC粒子模拟,... 研究了采用带状电子束的周期加载矩形扩展互作用振荡器,分析该结构的优点、色散特性和耦合阻抗,并利用模拟软件进行了冷腔分析。设计出了工作波长为8mm的腔体结构,分析了工作模式为TM31模的场分布。按照冷腔设计结果进行了PIC粒子模拟,电压为19kV、电流为3A的带状电子束在纵向磁场为0.3T的约束下与腔体中的TM31模电磁波互作用。模拟结果表明,电磁波的输出波频率为37.9GHz,功率为3.5kW,验证了在该结构中带状注与高次模互作用的设计思想。 展开更多

关键词 扩展互作用谐振腔 毫米波 粒子模拟 带状电子注

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110 GHz回旋振荡管高频结构优化设计研究 被引量：1

14

作者 雷朝军 刘迎辉 +1 位作者 蒙林 段耀勇 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期845-849,共5页

基于广义传输线理论,得到描述谐振腔和注-波互作用特征参数的一阶传输线方程组;编写了冷腔和热腔模拟程序。利用自编程序和专业电磁仿真软件对同一折线渐变结构谐振腔的特征参数做模拟计算,证实了自编程序的可靠性。在工作模式选用TE22,... 基于广义传输线理论,得到描述谐振腔和注-波互作用特征参数的一阶传输线方程组;编写了冷腔和热腔模拟程序。利用自编程序和专业电磁仿真软件对同一折线渐变结构谐振腔的特征参数做模拟计算,证实了自编程序的可靠性。在工作模式选用TE22,6时,利用自编程序对两种110 GHz回旋振荡管谐振腔结构(折线渐变结构和圆弧渐变结构)中的模式纯度和注波互作用效率进行了模拟计算研究。结果表明,相对于折线渐变结构,圆弧渐变谐振腔的模式纯度可提高约4.7 dB,互作用效率提高约4%。在注电压96 kV,注电流40 A,互作用磁场约为4.41 T时,圆弧腔回旋振荡管在110.1 GHz输出功率超过1.9 MW,效率约为50%。 展开更多

关键词 耦合系数 效率 高频结构 模式纯度

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220GHz回旋单腔管的设计 被引量：10

15

作者 袁学松 鄢扬 +2 位作者 傅文杰 钟任斌 刘盛纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1677-1679,共3页

根据回旋管的线性理论和回旋管自洽非线性理论设计出工作频率为220 GHz,工作电压为20kV,工作电流为2 A的回旋单腔振荡管,采用的工作模式为TE03模。利用粒子模拟软件MAGIC对设计方案进行验证,得到的注波互作用效率达到37%,平均输出功率为... 根据回旋管的线性理论和回旋管自洽非线性理论设计出工作频率为220 GHz,工作电压为20kV,工作电流为2 A的回旋单腔振荡管,采用的工作模式为TE03模。利用粒子模拟软件MAGIC对设计方案进行验证,得到的注波互作用效率达到37%,平均输出功率为15 kW。 展开更多

关键词 回旋管 起振电流 太赫兹 注波互作用效率

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扩展互作用谐振腔的模拟分析 被引量：7

16

作者 吴振华 张开春 刘盛纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期483-486,共4页

分析了扩展互作用谐振腔的工作原理、特点以及工作过程，并利用PIC粒子模拟程序对其进行了数值模拟，分析了阴极电压、电子注半径、谐振腔个数以及谐振腔周期长度对输出功率、频率及转换效率的影响。结果表明：当阴极电压为28．5～30．... 分析了扩展互作用谐振腔的工作原理、特点以及工作过程，并利用PIC粒子模拟程序对其进行了数值模拟，分析了阴极电压、电子注半径、谐振腔个数以及谐振腔周期长度对输出功率、频率及转换效率的影响。结果表明：当阴极电压为28．5～30．0kV时，谐振腔能正常工作；当电子注半径为1．4mm，谐振腔个数为4，阴极电压为29kV时输出功率和转换效率最大，输出功率为128kW，频率12．9GHz，转换效率达37．93％；输出频率随谐振腔周期长度的变小而增大。 展开更多

关键词 扩展互作用谐振腔 THZ波段 同步 电子束群聚

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0.42THz频率连续可调同轴回旋管 被引量：4

17

作者 雷蕾 刘頔威 鄢扬 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期559-562,共4页

作为目前工作在太赫兹频段输出功率最大的辐射源之一回旋管的功率可达到数十千瓦.传统太赫兹回旋管一般为点频工作,难以满足动态核极化核磁共振等多方面技术需要。采用机械调节的方式,实现了带宽为2 GHz中心频率为0.42 THz二次谐波频率... 作为目前工作在太赫兹频段输出功率最大的辐射源之一回旋管的功率可达到数十千瓦.传统太赫兹回旋管一般为点频工作,难以满足动态核极化核磁共振等多方面技术需要。采用机械调节的方式,实现了带宽为2 GHz中心频率为0.42 THz二次谐波频率连续可调同轴回旋管.通过非线性理论分析发现,在不改变工作磁场条件下,在调节带宽范围内,可实现大于8 kW的功率输出. 展开更多

关键词 太赫兹 频率连续可调 同轴回旋管 高功率

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谐波回旋速调管的效率优化 被引量：1

18

作者 傅文杰 鄢扬 刘盛纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1131-1136,共6页

推导出了由两个无量纲量群聚系数与相位系数构成的非线性运动方程,并对其进行了数值计算分析。数值计算结果表明:通过优化设计参数,当谐波回旋速调管工作在放大区时,其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率分别可达到55%... 推导出了由两个无量纲量群聚系数与相位系数构成的非线性运动方程,并对其进行了数值计算分析。数值计算结果表明:通过优化设计参数,当谐波回旋速调管工作在放大区时,其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率分别可达到55%,40%,30%,15%;当其工作在振荡区时,其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率最高分别可达到93.9%,88.2%,81.8%,62.7%。 展开更多

关键词 回旋速调管 谐波 效率优化 注波互作用

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