太赫兹波段光子晶体矩形栅慢波结构的研究

慢波系统是真空电子器件进行注-波互作用激发微波能量的核心,它的性能优劣直接影响了真空电子器件的技术水平,为了解决太赫兹波段所面临的频带窄、互作用效率低等问题,本文将太赫兹波段光子晶体矩形栅慢波结构的耦合阻抗和色散特性,与传统矩形栅慢波结构的相关参数进行了对比,并分析了太赫兹波段光子晶体矩形栅慢波结构的晶格常数、光子晶体柱半径、光子晶体柱与矩形栅之间的距离等结构参数对于"冷参数"的影响。结果表明:具有光子晶体的慢波结构,带宽更宽、色散更弱、耦合阻抗更大;调整结构参数后的数据为光子晶体矩形栅慢波系统的结构设计和参数优化提供了良好的依据。     

三级级联光子晶体曲折波导慢波系统的研究

基于三级级联模式,通过在漂移段采用切断方式、在预群聚段和辐射段采用光子晶体加载所需模式,利用CST对太赫兹波段光子晶体曲折波导慢波结构的高频特性作了模拟计算。计算结果表明:在f=225 GHz处,光子晶体加载曲折波导慢波结构有较平缓的色散关系,耦合阻抗为3.7Ω;当工作电压为13 kV、电流为56 mA、电子注半径为0.09 mm时,慢波结构在输入功率为5 mW情况下在f=225 GHz处具有30.4 d B的增益;与相同条件下的普通曲折波导慢波结构相比,频带显著变宽,输出功率增大1.4倍。     

面向太赫兹真空电子器件应用的基于微加工技术的矩形环-杆结构慢波特性研究

提出了一种基于微加工技术的行波管矩形环-杆慢波结构的简便等效电路分析方法,采用准-TEM近似方法得出了其色散方程和耦合阻抗表达式,并数值计算了复色散方程和耦合阻抗。理论计算结果和3D电磁仿真软件HFSS的结果吻合得很好。数值计算结果表明:结合介质基底后,慢波结构的色散变弱,相速降低,带宽变宽,耦合阻抗却在降低。最后,通过和对应的矩形螺旋线慢波结构进行了比较,得出了该慢波结构高增益和高功率的特性。作为一种平面结构,矩形环-杆慢波结构可以结合微加工技术并应用到毫米波甚至THz波段的紧凑行波管领域。     

应用MAFIA软件改进行波管性能

本文介绍了一种通过CAD分析方法提高行波管性能的实例,用计算机模拟仿真行波管慢波结构的冷特性参数,利用MAFIA软件的准周期边界条件模拟计算行波管慢波系统的色散和耦合阻抗。通过改变不同结构参数的模型分析,最终得到一种最优化的尺寸模型,并结合实际制管验证比较,提高了行波管的性能,缩短了改进周期。     

应用MAFIA软件改进行波管性能姚

本文介绍了一种通过CAD分析方法提高行波管性能的实例,用计算机模拟仿真行波管慢波结构的冷特性参数,利用MAFIA软件的准周期边界条件模拟计算行波管慢波系统的色散和耦合阻抗.通过改变不同结构参数的模型分析,最终得到一种最优化的尺寸模型,并结合实际制管验证比较,提高了行波管的性能,缩短了改进周期.     

毫米波脊加载开放式矩形栅慢波系统的研究

提出了一种新型慢波结构—脊加载开放式矩形栅慢波系统。作为一种全金属慢波结构,脊加载开放式矩形栅适用于高功率宽频带的行波管的互作用慢波结构。利用脊相邻面的阶跃条件以及互作用区和加载区的场匹配条件和单模近似法,推导了该结构的色散方程和耦合阻抗表达式。同时,采用软件模拟验证理论分析的正确性,并分析了结构参数对慢波结构慢波特性的影响。数值计算结果表明:在槽深一定的情况下,加载脊可以非常显著地改善该结构的慢波特性,通过优化开放式矩形栅的脊的宽度和厚度等参数来兼顾色散和输出功率等不同设计要求。本文的脊加载开放式矩形栅慢波结构理论研究可以作为高功率行波管设计的理论基础。     

一种新型螺旋带慢波结构行波管的研究

随着电子设备对螺旋带行波管功率的需求，设计大功率螺旋带行波管越来越重要。本文介绍了一种新型螺旋带慢波结构——变内径螺旋带慢波结构，给出了软件模拟实例，并对于这种结构行波管的稳定性作了分析，证明了变内径慢波结构用来设计千瓦级大功率行波管的可行性。     

负-正相速跳变慢波结构行波管的小信号理论辅助分析

应用Pierce小信号理论,对设计高效率宽带行波管的一般方法进行分析,采用螺距跳变渐变技术,形成了相速减少和相速增加两段结合的输出段作为宽带行波管的慢波结构,并采用散热性能好的半金属化夹持杆慢波结构产生反常色散曲线。为了提高行波管工作频带的电子效率,在高频点(18 GHz),利用遗传算法并调用1维BWIS互作用程序,对相速减少和相速增加两段相结合输出段的慢波结构进行了优化。计算结果表明:行波管在工作频带(6~18 GHz)获得了比较平坦的饱和输出功率,为下一步实际研制宽带行波管提供了理论依据。     

Ka波段金属光子带隙慢波结构的特性分析

本文研究了由金属光子带隙结构以及金属膜片构建的Ka波段慢波结构的色散特性、工作模式的电场及耦合阻抗.结果表明,采用PBG缺陷结构的平均半径作为封闭边界代替PBG慢波结构的开放边界,从而由色散方程快速得到色散特性,数值计算的结果与模拟及实验结果基本一致;进一步研究表明,工作模式的电场以及耦合阻抗主要分布在慢波结构表面附近.     

光子晶体在光催化领域的研究进展

光子晶体是由具有不同介电常数的物质,在空间按照周期性排列形成具有光子带隙的介电结构材料.光子带隙中的慢光子和带隙反射可以促进光子的捕获和控制光与物质之间的相互作用.基于光子晶体独特的光学特性和较大的比表面积,将光子晶体结构引入到半导体光催化材料的设计中,可以有效地增强光催化反应活性.本文介绍了三维光子晶体的制备方法及慢光子效应,总结了光子晶体特别是反蛋白石结构的光子晶体作为光催化剂在废水净化、制氢、二氧化碳的转化等领域的研究进展,并针对光子晶体光催化剂面临的挑战,提出了开发具有不同折射率和周期性的多层三维光子晶体,促进光子晶体在光催化领域的应用.     

Band Gap Characteristic and Transmission Spectrum of Ring-shaped Holes Photonic Crystal in THz Range

采用平面波展开法研究了2D三角晶格空气孔型光子晶体的带隙结构和空气环型光子晶体的完全带隙。结果发现空气孔半径R从0.41a到0.49a之间变化时,空气孔型的完全带隙会越大;在同一空气孔半径(R=0.41a~0.47a)下空气环型结构都能得到比空气孔结构更宽的完全带隙,得到最优参数R=0.47a,r=0.133a下的完全带隙为0.1698THz,是空气孔结构的1.15倍。使用时域有限差分法研究了空气环型结构的透射谱,根据计算结果设计了(0.7198~0.8655)THz波段的滤波器。     

棱镜耦合光子晶体表面波及其传感特性研究

构造一种棱镜耦合一维光子晶体结构,利用传输矩阵方法对该结构中光的传输特性进行研究.结果表明:光在这种棱镜耦合一维光子晶体结构中传播时,会在光子晶体表面产生非辐射传播模,即表面波,而且在反射谱中表面波所在的角度位置、反射率的大小以及反射峰的半峰全宽受到一维光子晶体的介质折射率和介质厚度的调制.此外,表面波对应的角度位置对...     

不同材料管壳对螺旋线慢波系统性能的影响

利用实验测评和模拟分析的方法研究了螺旋线慢波系统中采用不同材料的管壳对其性能的影响。主要分析了蒙乃尔管壳、铜管壳和蒙乃尔内嵌铜管壳的应用,对螺旋线慢波系统的散热性能和高频特性的影响。研究表明,在蒙乃尔管壳内部嵌铜,即可以保证管壳的机械强度,又可以改善慢波系统的散热性能,并在低频段降低高频损耗。     

光子晶体应用于浓度检测的模拟研究

采用平面波展开法数值计算二维光子晶体在TE和TM偏振态下的带隙,给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据,选择二维三角晶格光子晶体（GaAs）作为基底,在气孔内填充浓度为一定的待测溶液硫酸铜材料,计算温度为298K情况下介电常数在71．917～62．530变化时,光子晶体在不同偏振模式下的光子禁带结构,结果表明,以硫酸铜的水溶液作为空气圆孔中的介质材料,当溶液质量百分浓度不同时光子带隙（PBG）发生显著变化。     

螺旋线行波管慢波组件散热性能的研究进展

螺旋线行波管具有宽频带、高增益和高功率等优点,当今被大量应用于卫星通信系统、电子对抗系统和雷达系统。慢波组件是螺旋线行波管的关键组成部分,它的性能优劣直接决定着整管水平。慢波组件的散热性能不仅是决定行波管平均输出功率的主要因素,也是直接影响行波管工作稳定性与可靠性的重要因素。本文针对螺旋线行波管慢波组件,总结了螺旋线慢波组件散热性能的实验测试方法和理论分析方法,分析了影响散热性能的各种因素和各种改善方法。分析比较了不同材料的螺旋线、管壳和夹持杆,不同结构的夹持杆和管壳,不同组件装配方法对慢波组件散热性能的影响。介绍了将金刚石和纳米材料等新型材料应用于螺旋线慢波组件的研究进展。     

Design of a broadband highly dispersive pure silica photonic crystal fiber

A highly dispersive dual-concentric-core pure silica photonic crystal fiber is designed with a maximum chromatic dispersion value of about -9500 ps/(nm km) around the 1.56 microm wavelength region and a full width at half-maximum (FWHM) of 55 nm. The change in the dispersion-bandwidth product as a function of period is carefully studied by using the plane wave expansion method. The coupled mode theory matches well with the plane wave expansion method that was used to simulate the chromatic dispersion. This kind of a photonic crystal fiber structure is suitable for high-dispersion application in phased array antenna systems based on photonic crystal fiber arrays.     

A kind of single-polarization single-mode photonic crystal fiber

A kind of single-polarization and single-mode totally internal reflection photonic crystal fiber (SPSM TIR-PCF) is proposed in this paper. It is a PCF structure with elliptical air holes in the cladding and four large holes in the first ring. A full-vector plane wave expansion method is employed to analyze this PCF structure. The numerical results show that this PCF structure can realize an ultra-broad SPSM bandwidth of 540?nm with a confinement loss less than 0.1?dB?km^?1, the broadest bandwidth to the best of our knowledge. Moreover, the structure that we proposed can realize a high nonlinear coefficient.     

L3型二维平板光子晶体微腔品质因数优化

二维平板光子晶体微腔在垂直于平板方向上存在辐射损耗,使得微腔品质因数不够大,限制了其应用。结合光子晶体微腔损耗的傅里叶分析,采用调整腔模空间分布的方法,减少了波矢在辐射泄漏区域的分布,进而降低了腔损耗,实现了微腔品质因数的优化。针对L3型二维光晶体微腔的结构设计,对具体的L3型光子晶体微腔优化进行了数值仿真,仿真结果表明微腔品质因数得到了极大的提高,验证了光子晶体微腔品质因数优化方法的有效性。