搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

光子带隙谐振腔回旋管振荡器的自洽非线性理论

罗尧天 唐昌建

引用本文:
Citation:

光子带隙谐振腔回旋管振荡器的自洽非线性理论

罗尧天, 唐昌建

Self-consistent nonlinear theory of gyrotron oscillator with photonic-band-gap cavity

Luo Yao-Tian, Tang Chang-Jian
PDF
导出引用
  • 定义了光子带隙谐振腔(photonic-band-gap cavity, PBGC)的等效半径,论证了使用该半径将PBGC等效为具有模式选择性的金属圆柱谐振腔的有效性,揭示了其在PBGC设计过程中的指导性作用.基于等效半径的运用,建立起光子带隙谐振腔回旋管振荡器(PBG回旋管)的自洽非线性理论,并对工作于TE32模的PBG回旋管作了理论分析和数值计算.目前的研究表明:高频电磁场沿角向呈行波或驻波的不同极化形式对PBG回旋管的注-波互作用过程具有较大的影响;较之电子回旋基波,该器件中二
    The effective radius of photonic-band-gap cavity (PBGC) is defined, the validity of using it to treat PBGC as a mode selective cylindrical metal cavity is demonstrated, the guiding role of it in the design of PBGC is revealed, and a self-consistent nonlinear theory is established for gyrotron oscillator with PBGC (PBG gyrotron) based on it. The results of theoretical analysis and numerical calculation show that the azimuthal polarized form (traveling wave or standing wave) of RF field has an obvious effect on the beam-wave interacting process and the device operating at second harmonic can achieve higher electron efficiency than that working at fundamental wave under TE-32 mode, which means PBG gyrotron is capable of operating at both high order electromagnetic mode and high order electronic cyclotron harmonic effectively owing to the excellent mode selective ability of PBGC. This gives a new clue to the research of gyrotron oscillator.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60871063)资助的课题.
    [1]

    Carmel Y, Chu K R, Dialetis D, Fliflet A W, Read M E, Kim K J, Arfin B, Granatstein V L 1982 Int. J. IRMM. Waves 3 645

    [2]

    Whaley D R, Tran M Q, Tran T M, Antonsen T M 1994 IEEE Trans. Plasma Sci. 22 850

    [3]

    Chu K R 1978 Phys. Fluids 21 2354

    [4]

    Yablonovitch E, Gmitter T J, Leung K M 1991 Phys. Rev. Lett. 67 2295

    [5]

    Shapiro M A, Brown W J, Mastovsky I, Sirigiri J R, Temkin R J 2001 Phys. Rev. Spl. Topics 4 042001

    [6]

    Smirnova E I, Chen C, Shapiro M A, Sirigiri J R, Temkin R J 2002 J. App. Phys. 91 960

    [7]

    Smirnova E I, Kesar A S, Mastovsky I, Shapiro M A, Temkin R J 2005 Phys. Rev. Lett. 95 074801

    [8]

    Hao B L, Liu P K, Tang C J 2006 Acta Phys. Sin. 55 1862 (in Chinese) [郝保良、刘濮鲲、唐昌建 2006 55 1862]

    [9]

    Gao X, Yang Z Q, Hou J, Yuan L M, Lan F, Shi Z J, Li D Z, Liang Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1105 (in Chinese) [高 喜、杨梓强、侯 钧、元丽梅、兰 峰、史宗军、李大治、梁 正 2009 58 1105]

    [10]

    Liu C, Luo Y T, Tang C J, Liu P K 2009 Acta Phys. Sin. 58 8174 (in Chinese) [刘 畅、罗尧天、唐昌建、刘濮鲲 2009 58 8174]

    [11]

    Liu Y, Gong H R, Wei Y Y, Gong Y B, Wang W X, Liao F J 2009 Acta Phys. Sin. 58 7845 (in Chinese) [刘 漾、巩华荣、魏彦玉、龚玉彬、王文祥、廖复疆 2009 58 7845]

    [12]

    Sirigiri J R, Kreischer K E, Machuzak J, Mastovsky I, Shapiro M A, Temkin R J 2001 Phys. Rev. Lett. 86 5628

    [13]

    Kuzmiak V, Maradudin A A, Pincemin F 1994 Phys. Rev. B 50 16835

    [14]

    Fliflet A W 1986 Int. J. Electron. 61 1049

    [15]

    Fliflet A W, Read M E, Chu K R, Seeley R 1982 Int. J. Electron. 53 505

    [16]

    Fliflet A W, Manheimer W M 1989 Phys. Rev. A 39 3432

    [17]

    Danly B G, Temkin R J 1986 Phys. Fluids 29 561

    [18]

    Li H F, Du P Z 1984 Acta Electron. Sin. 12 76

  • [1]

    Carmel Y, Chu K R, Dialetis D, Fliflet A W, Read M E, Kim K J, Arfin B, Granatstein V L 1982 Int. J. IRMM. Waves 3 645

    [2]

    Whaley D R, Tran M Q, Tran T M, Antonsen T M 1994 IEEE Trans. Plasma Sci. 22 850

    [3]

    Chu K R 1978 Phys. Fluids 21 2354

    [4]

    Yablonovitch E, Gmitter T J, Leung K M 1991 Phys. Rev. Lett. 67 2295

    [5]

    Shapiro M A, Brown W J, Mastovsky I, Sirigiri J R, Temkin R J 2001 Phys. Rev. Spl. Topics 4 042001

    [6]

    Smirnova E I, Chen C, Shapiro M A, Sirigiri J R, Temkin R J 2002 J. App. Phys. 91 960

    [7]

    Smirnova E I, Kesar A S, Mastovsky I, Shapiro M A, Temkin R J 2005 Phys. Rev. Lett. 95 074801

    [8]

    Hao B L, Liu P K, Tang C J 2006 Acta Phys. Sin. 55 1862 (in Chinese) [郝保良、刘濮鲲、唐昌建 2006 55 1862]

    [9]

    Gao X, Yang Z Q, Hou J, Yuan L M, Lan F, Shi Z J, Li D Z, Liang Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1105 (in Chinese) [高 喜、杨梓强、侯 钧、元丽梅、兰 峰、史宗军、李大治、梁 正 2009 58 1105]

    [10]

    Liu C, Luo Y T, Tang C J, Liu P K 2009 Acta Phys. Sin. 58 8174 (in Chinese) [刘 畅、罗尧天、唐昌建、刘濮鲲 2009 58 8174]

    [11]

    Liu Y, Gong H R, Wei Y Y, Gong Y B, Wang W X, Liao F J 2009 Acta Phys. Sin. 58 7845 (in Chinese) [刘 漾、巩华荣、魏彦玉、龚玉彬、王文祥、廖复疆 2009 58 7845]

    [12]

    Sirigiri J R, Kreischer K E, Machuzak J, Mastovsky I, Shapiro M A, Temkin R J 2001 Phys. Rev. Lett. 86 5628

    [13]

    Kuzmiak V, Maradudin A A, Pincemin F 1994 Phys. Rev. B 50 16835

    [14]

    Fliflet A W 1986 Int. J. Electron. 61 1049

    [15]

    Fliflet A W, Read M E, Chu K R, Seeley R 1982 Int. J. Electron. 53 505

    [16]

    Fliflet A W, Manheimer W M 1989 Phys. Rev. A 39 3432

    [17]

    Danly B G, Temkin R J 1986 Phys. Fluids 29 561

    [18]

    Li H F, Du P Z 1984 Acta Electron. Sin. 12 76

  • [1] 关晓通, 傅文杰, 鲁钝, 杨同斌, 鄢扬, 袁学松. 双共焦波导结构二次谐波太赫兹回旋管谐振腔设计.  , 2020, 69(6): 068401. doi: 10.7498/aps.69.20191222
    [2] 邱海舰, 胡玉禄, 胡权, 朱小芳, 李斌. 考虑谐波互作用的行波管欧拉非线性理论模型.  , 2018, 67(8): 088401. doi: 10.7498/aps.67.20180024
    [3] 彭澍源, 王秋实, 张兆传, 罗积润. 回旋行波管多模稳态理论及初步应用.  , 2014, 63(20): 208401. doi: 10.7498/aps.63.208401
    [4] 黄丽萍, 洪斌斌, 刘畅, 唐昌建. 220GHz三次谐波光子带隙谐振腔回旋管振荡器的研究.  , 2014, 63(11): 118401. doi: 10.7498/aps.63.118401
    [5] 王虎, 沈文渊, 耿志辉, 徐寿喜, 王斌, 杜朝海, 刘濮鲲. 高功率回旋振荡管Denisov型辐射器的研究.  , 2013, 62(23): 238401. doi: 10.7498/aps.62.238401
    [6] 马俊建, 朱小芳, 金晓林, 胡玉禄, 李建清, 杨中海, 李斌. 回旋速调管放大器时域非线性理论与模拟.  , 2012, 61(20): 208402. doi: 10.7498/aps.61.208402
    [7] 兰峰, 杨梓强, 史宗君. 非均匀扰动结构TE0n模式变换器研究.  , 2012, 61(15): 155201. doi: 10.7498/aps.61.155201
    [8] 雷朝军, 喻胜, 李宏福, 牛新建, 刘迎辉, 候慎勇, 张天钟. 缓变回旋管谐振腔研究.  , 2012, 61(18): 180202. doi: 10.7498/aps.61.180202
    [9] 韩煜, 袁学松, 马春燕, 鄢扬. 波瓣波导谐振腔太赫兹回旋管的研究.  , 2012, 61(6): 064102. doi: 10.7498/aps.61.064102
    [10] 郭建华, 喻胜, 李宏福, 张天钟, 雷朝军, 李想, 张颜颜. 回旋速调管注波互作用瞬态非线性理论与模型研究.  , 2011, 60(9): 090301. doi: 10.7498/aps.60.090301
    [11] 刘睿, 李宏福, 牛新建. 回旋管谐振腔本征模式计算的新算法.  , 2011, 60(9): 090205. doi: 10.7498/aps.60.090205
    [12] 王斌, 杜朝海, 刘濮鲲, 耿志辉, 徐寿喜. W波段边廊模回旋管准光模式变换器的研究与设计.  , 2010, 59(4): 2512-2518. doi: 10.7498/aps.59.2512
    [13] 刘畅, 罗尧天, 唐昌建, 刘濮鲲. 回旋管光子带隙谐振腔冷腔电磁模式分析.  , 2009, 58(12): 8174-8179. doi: 10.7498/aps.58.8174
    [14] 李文平, 张雅鑫, 刘盛纲, 刘大刚. 特殊三反射镜太赫兹波段准光腔回旋管的动力学理论.  , 2008, 57(5): 2875-2881. doi: 10.7498/aps.57.2875
    [15] 刘迎辉, 李宏福, 李 浩, 王峨锋, 徐 勇, 王 晖, 王 丽. 具有突变结构开放腔的矩阵分析.  , 2006, 55(4): 1718-1723. doi: 10.7498/aps.55.1718
    [16] 唐昌建, 钱尚介. 离子通道回旋电子注受激辐射非线性理论.  , 2002, 51(6): 1256-1261. doi: 10.7498/aps.51.1256
    [17] 喻胜, 李宏福, 谢仲怜, 罗勇. 8mm波段三次谐波复合腔回旋管的非线性分析.  , 2001, 50(10): 1979-1983. doi: 10.7498/aps.50.1979
    [18] 李宏福, 杜品忠, 杨仕文, 谢仲怜, 周晓岚, 万洪蓉, 黄勇. 突变复合腔回旋管自洽场理论与模拟.  , 2000, 49(2): 312-317. doi: 10.7498/aps.49.312
    [19] 喻 胜, 李宏福, 谢仲怜, 罗 勇. 渐变复合腔回旋管高次谐波注-波互作用非线性模拟.  , 2000, 49(12): 2455-2459. doi: 10.7498/aps.49.2455
    [20] 李先枢. 光学无源谐振腔的矩阵理论(柱坐标)(Ⅰ)——自洽场矩阵方程.  , 1983, 32(8): 990-1001. doi: 10.7498/aps.32.990
计量
  • 文章访问数:  8803
  • PDF下载量:  939
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-01-11
  • 修回日期:  2010-03-19
  • 刊出日期:  2011-01-15

/

返回文章
返回
Baidu
map