回旋脉塞泵自由电子激光器

本文提出一种新的自由电子激光器方案,由内外两束电子构成,内电子束作直线运动,外电子束产生回旋脉塞不稳定性,其辐射的回旋波反射后充当泵波,与作为激光工作物质的内电子束相互作用,产生相干散射。这种新方案的优点是:在相同的电子束能量下,可以获得比常规自由电子激光短的波长。这是因为外束实际上是一种大轨道回旋管,适合工作于高次谐波 此外,它结构紧凑,产生泵波的外束可与内束共用一个高压电源和真空系统,甚至可由同一电子枪产生,不增加设备种类。 本文给出了回旋脉塞泵自由电子激光的动力学理论,求得了线性增益,并提出了两种回旋脉塞泵方案。     

静电电子回旋脉塞机理的实验验证

报道了由静电电子回旋谐振脉塞(EECRM)产生的受激辐射的首次实验验证。实验利用非圆轨道电子束与TEM模电磁场互作用,测得了辐射强度和工作频率的电压调谐曲线,确定了腔体工作模式及电子运动的工作谐波。实验结果与以往理论结果一致。     

薄环形相对论电子注介质切伦可夫脉塞

轴向电子注通过介质慢波系统，当波的相速略低于电子注的速度时就可产生相干的切伦可夫辐射，这一现象是一切行波管的基础。本文利用线性理论，通过自洽求解粒子连续方程和相对论运动方程与麦克斯韦方程组，分析了薄环形相对论电子注介质切伦可夫脉塞的注波互作用，得到了完全描述其薄环形电子注作用的跳变条件，导出了描述其不稳定性的色散方程和注波互作用的同步和，并求得了波增长率。     

两级回旋行波放大管非线性分析

对两级开槽回旋行波放大管注波相互作用进行了自洽非线性数值计算,详细分析了分隔段的长度,位置,以及第一级,第二级高频波导的工度对注波互作用的影响规律,同时还介绍了模拟了直流磁场,电子往速度离散对注波互作用的影响情况,电子注的运动为张轴大回旋运动。     

介质切伦可夫脉塞的线性理论

利用自洽线性场理论，在有无纵向引导磁场的情况下，分别分析了电子的三维扰动速度和三维扰动电流密度对介质切伦可夫脉塞注波互作用的影响，导出了其色散方程和注波互作用的同步条件，所得方程清楚地表明，其互作用不稳定性是由介质简慢波波导中的ＴＭ模与电子注模通过电子注耦合所致，并求得了电子注引起的频偏和波的增长率。     

170 GHz兆瓦级回旋振荡管设计研究

该文基于广义传输线理论和电子回旋脉塞理论,考察模式谱、深入研究注-波耦合系数和不同模式的起振电流,选择TE_32,12模式为170 GHz兆瓦级回旋振荡管的工作模式。通过合理调整电子注工作参数有效抑制高次模谐振腔中的暂态模式,优化谐振腔的光滑缓变段来抑制寄生振荡模式。当电子注的横、纵速度比为1.3,引导中心半径为9.4 mm,电压为80 kV,电流为45 A,互作用磁场约为6.715 T时,该只优化设计的回旋振荡管在170.18 GHz频点输出功率超过1.8 MW,效率约为50%。此外,建立切合实际的电子注速度零散模型,讨论了速度零散对该只管子的性能影响。     

数字脉宽调制方法的研究

分析了三相交流电机全数字脉宽调制的原理．在集成DSP电机控制器ADMC331软硬件结构的基础上,编制了三相正弦波一三角波、等零脉宽和三相正弦波加三次谐波一三角波脉宽调制软件,比较了这3种调制方法的优缺点．指出了在正弦波中加入适当比例的三次谐波构成的正弦波加三次谐波一三角波脉宽调制方法与等零脉宽方法具有相似的优良性能,为三相正弦波加三次谐波一三角波脉宽调制方法在实际工程中的应用提供理论依据．     

任意角向模数的介质切伦可夫脉塞

利用自洽线性场理论普遍讨论了相对论电子注中电子在扰动电磁场作用下的三维扰动，在此基础上，对常用的薄环形相对论电子注在介质筒慢波波导中激励的具有任意角向模数的切伦可夫辐射进行了详细的分析，导出了此电子注与慢波系统中具有任意角向模数的波导模互作用的普遍色散方程和波增长率。     

波在磁化周期等离子体中的传播特性

电磁波与等离子体之间存在极为丰富的相互作用现象,对电磁波的传播构成重大影响。该文研究了在磁场指导下,对电磁波在密度周期变化的磁化等离子体中的传播特性,进行了理论分析并导出色散方程,通过数值计算分析了等离子体密度变化分别对电磁波传播特性的影响。计算结果表明密度n1变化对左、右旋波的截止频率影响不大,而n0的变化对左旋波的截止频率影响大,对右旋波的通带宽度影响大。并发现密度周期变化磁化等离子体构成一周期慢波系统,在该系统中明显出现慢波,这可能对注波互作用产生重大影响。     

双频工作同轴双电子注回旋管的理论与实验研究

该文章研究双频工作同轴双电子注回旋管。数值计算和粒子模拟结果表明同轴双电子注回旋管可以同时工作在两个不同的频率,且由于两个电子注间的非线性耦合,高次回旋谐波所对应模式的功率显著增强。完成了双频工作的同轴双电子注回旋管的原理样管加工并进行了验证性实验,实验测得两个工作频率分别为0.11 THz和0.22 THz,输出功率20 kW,并提出了一种分离双频工作同轴双电子注回旋管中两个不同频率电磁波功率的方法。     

考虑空间电荷梯度效应的静电电子回旋谐振脉塞的线性理论

本文给出了一个比较完整的关于静电电子回旋谐振脉塞的流体动力学线性理论,考虑了空间电荷梯度效应对静电电子回旋谐振脉塞不稳定性的影响.研究发现,空间电荷梯度效应主要对谐振点Ω=0附近的脉塞不稳定性产生影响.对 TE_(mn)工作模式,当 B_⊥较大时,空间电荷梯度效应对脉塞不稳定性的贡献将几乎与不考虑它存在时系统中的脉塞不稳定性相互抵消;当β_⊥较小时,空间电荷梯度效应成为系统中对脉塞不稳定性的主要贡献者.对于 TM_(mn)工作模式,研究发现,空间电荷梯度效应对系统中的脉塞不稳定性的贡献与不考虑它的存在时系统中的脉塞不稳定性,在β_″>k_″C/ω且 k_″>0时相互加强, 在β_″<β_″C/ω或β_″>k_″C/ω且 k_″<0时相互减弱.另外,在一定的工作参量条件下,空间电荷梯度效应也会成为系统中对 TM_(mn)模脉塞不稳定性的主要贡献者.最后,本文还发现,在考虑了空间电荷梯度效应后,如下的结论仍然成立:当电子注模Ω=0与冷波导模ω~2—k_″~2C~2—k_c~2C~2=0色散曲线相切时,只存在 TE_(mn)模脉塞不稳定性,而不存在 TM_(mn)模脉塞不稳定性.     

低磁场回旋速调管的空间电荷效应

本文建立了考虑直流空间电荷效应和交流空间电荷效应的低磁场(大回旋半经)回旋速调管扰动理论。在漂移区中考虑直流空间电荷场的影响。我们发现电子运动在该区服从一振荡方程;进一步在输出腔中计及了交流空间电荷场对注一波换能的影响。文中求得了相应的电子群聚、注一波互作用功率及增益的表达式,并进行了讨论。     

3 mm低电压回旋管设计与模拟

设计了一种3mm低电压二次谐波渐变结构复合腔回旋管,采用二次回旋谐波工作可以在获得高效率的同时,降低工作磁场到基波工作所要求磁场的1/2,使磁场系统简单紧凑。选择工作电压为25kV,可以降低回旋管对绝缘的要求和供电系统的体积及重量;采用渐变结构复合腔控制模式竞争和提高效率;工作模式为低损耗的TE02/TE03模式,有利于连续波工作。通过对回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及注—波互作用的研究,分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题,给出了模拟设计结果。     

电子回旋波控制托卡马克中电流分布的研究

利用电子回旋波电流驱动定域性好的特点,在数值上研究了电子回旋波对托卡马克中电流分布的控制．结果表明：电子回旋波频率、功率和波发射角度对电流分布起重要作用,优化计算得到了一组波参数．在此波参数下可以有效地驱动等离子体中心电流,并使之满足等离子体平衡电流的分布形式．     

奥比管的辐射机制研究

本文给出了一个奥比管辐射的物理模型.根据这个模型计算所得的数据结果与奥比管的实验研究结果较吻合.以本文所给出的奥比管辐射的物理模型为基础,可以推演出一系列新型结构的毫米波产生系统.此外,本文的研究结果进一步明确了奥比管与静电电子回旋谐振脉塞在辐射机制上的区别.     

太赫兹回旋脉塞的粒子模拟方法研究

分析了粒子模拟方法在模拟共形边界,特别是带此类边界的太赫兹回脉塞时引入计算误差的原因。给出了传统的共形网格差分算法的稳定性条件及两种通用的共形处理方法,并对两种方法的稳定性及准确性进行了分析。提出了一种新型的自适应共形网格剖分方法,该方法解决了共形网格的局限性问题。在有自主知识产权的全电磁粒子模拟软件CHIPIC上实现了该方法,并以一个圆柱波导验证了该方法的正确性。采用该方法模拟了工作于TE₂₆模式的频率为0.42 THz的回旋脉塞及HE₀₆模式0.22 THz准光腔回旋脉塞。     

高次模回旋管中的非工作模式抑制研究

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。     

110 GHz回旋振荡管高频结构优化设计研究

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TE_22,6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%。     

基于电子学的太赫兹辐射源

随着太赫兹科学与技术的发展,太赫兹辐射源研究受到越来越广泛的重视.本文对近年来常见的基于电子学的太赫兹辐射源进行综述,包括基于新型慢波结构真空电子器件的仿真设计与实验结果、基于电子回旋谐振脉塞的太赫兹辐射源和基于史密斯-帕塞尔效应的太赫兹辐射源的国内外研究近况,以及基于类等离子体光子晶体的太赫兹辐射源和固态太赫兹辐射源.对太赫兹辐射源在无线通信、成像探测、光谱探测和生物医学等方面的应用进行了展望.     

回旋管单阳极磁控注入电子枪的数值计算

研究了回旋管单阳极磁控注入环形电子注电子枪的设计计算原理。并以8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管电子枪为例,利用自编的程序进行数值计算和优化。讨论了空间电荷的影响和速度零散的改善,得到最佳的电极和电子注参数。电子枪已经应用于8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管研制中。得到了良好的效果。