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

偏心电子注激励周期加载波导角向非对称模衍射辐射

刘维浩 张雅鑫 周俊 龚森 刘盛纲

引用本文:
Citation:

偏心电子注激励周期加载波导角向非对称模衍射辐射

刘维浩, 张雅鑫, 周俊, 龚森, 刘盛纲

Radiation from the unsymmetrical modes of the periodical waveguide structure excited by eccentric electron beam

Liu Wei-Hao, Zhang Ya-Xin, Zhou Jun, Gong Sen, Liu Sheng-Gang
PDF
导出引用
  • 周期加载波导中匀速带电粒子的衍射辐射是产生较高频段可调谐太赫兹电磁辐射(频率高于1 THz)的有效方法. 对圆柱形周期加载波导中偏心电子注产生的衍射辐射现象, 进行了严格的理论分析和粒子模拟验证. 研究表明, 偏心电子注在波导中除了激励起角向对称模(TM0波)以外, 还将激励起角向模式为1 (HE1波)和2 (HE2波)的角向非对称模. 并且电子注偏离轴线距离越大, 激励的角向非对称模场强越强. 每个模式的功率随电子注的激励位置呈变态贝塞尔函数平方关系变化, 与电子注电流平方成正比. 理论分析与计算机模拟的结果符合较好. 研究结果将为发展该类可调谐太赫兹辐射源提供理论依据.
    The special kind of diffraction radiation from the uniformly moving electron beam in a periodical waveguide structure has great potential applications in developing the tunable terahertz radiation sources. Rigorous theoretical analyses and detailed computer simulation on the diffraction radiation from the periodical waveguide structure excited by the eccentric electron beam are carried out. Our results show that the eccentric beam can primarily excite the axial symmetrical modes (TM0 modes) and axial unsymmetrical modes with axial variation numbers of 1 and 2. The energies of the unsymmetrical modes increase with the distance of electron beam to the axis. For each mode, the radiation intensity changes with beam location as the square of modified Bessel function and in direct proportion with the square of the charge quantity. The results of theoretical analyses and computer simulations are in good agreement with each other. These results are of significance for developing this kind of radiation source.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61001031)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61001031).
    [1]

    Liu S G 2006 China Basic Science 1 7 (in Chinese) [刘盛纲 2006 中国基础科学 1 7 ]

    [2]

    Siegel P H 2002 IEEE Trans. MTT 50 91

    [3]

    Liu D W, Yuan X S, Yan Y, Liu S G 2009 Chin. Phys. B 18 3049

    [4]

    Ferguson B, Zhang X C 2003 Physics 32 286 (in Chinese) [Bradley Ferguson, 张希成 2003 物理 32 286]

    [5]

    Zhang R, Cao J C 2010 Acta Phys. Sin. 59 3294 (in Chiense) [张戎, 曹俊诚 2010 59 3294]

    [6]

    Charles A Schmuttenmaer 2008 International Journal of Terahertz Science and Technology 1 1

    [7]

    Michael von Ortenberg 2008 International Journal of Terahertz Science and Technology 1 9

    [8]

    Li Z Y, Yao J Q, Xu D G, Zhong K, Wang J L, Bing P B 2011 Chin. Phys. B 20 054207

    [9]

    MacPherson E P2011 International Journal of Terahertz Science and Technology 3 163

    [10]

    Qi Q, Williams B S, Kumar S, Reno J L, Hu Q 2009 Nat. Photon. 3 732

    [11]

    Wang Y Y, Zhang C H, Ma J L, Jin B B, Xu W W, Kang L, Chen J, Wu P H 2010 Acta Phys. Sin. 58 6884 (in Chinese) [王媛媛, 张彩虹, 马金龙, 金彪兵, 许伟伟, 康琳, 陈建, 吴培亨 2010 58 6884]

    [12]

    Thumm M 2010 International Journal of Terahertz Science and Technology 1 31

    [13]

    Zhang K C, Wu Z H, Liu S G 2009 Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 30 309

    [14]

    Zhang K C, Wu Z H, Liu S G 2008 Chin. Phys. B 17 3402

    [15]

    Swegle J A, Poukey J W, Leifeste G T 1985 Phys. Fluids 28 2882

    [16]

    Nguyen K T, Pasour J A, Antonsen T M 2009 IEEE Trans. Electronic Devices 56 744

    [17]

    Mineo M, Paoloni C 2011 IVEC-2011 265

    [18]

    Adamo G, MacDonald K F, Fu Y H , Wang C M, Tsai D P, Garcia de Abajo F J, Zheludev N I 2009 Phys. Rev. Lett. 103 113901

    [19]

    Liu S G, Hu M, Zhang Y X, Liu W H, Zhang P, Zhou J 2011 Phys. Rev. E 83 066609

    [20]

    Liu W M, Gai W 2009 Phys. Rev. st: Accelerate. Beam 12 051301

    [21]

    Wang D, Fan Z K, Chen D B, Deng J K 2007 IEEE Trans. Plasma Sci. 35 1070

    [22]

    Wang H Y, Yang Z Q, Zhao L X, Liang Z 2005 IEEE Trans. Plasma Sci. 33 111

  • [1]

    Liu S G 2006 China Basic Science 1 7 (in Chinese) [刘盛纲 2006 中国基础科学 1 7 ]

    [2]

    Siegel P H 2002 IEEE Trans. MTT 50 91

    [3]

    Liu D W, Yuan X S, Yan Y, Liu S G 2009 Chin. Phys. B 18 3049

    [4]

    Ferguson B, Zhang X C 2003 Physics 32 286 (in Chinese) [Bradley Ferguson, 张希成 2003 物理 32 286]

    [5]

    Zhang R, Cao J C 2010 Acta Phys. Sin. 59 3294 (in Chiense) [张戎, 曹俊诚 2010 59 3294]

    [6]

    Charles A Schmuttenmaer 2008 International Journal of Terahertz Science and Technology 1 1

    [7]

    Michael von Ortenberg 2008 International Journal of Terahertz Science and Technology 1 9

    [8]

    Li Z Y, Yao J Q, Xu D G, Zhong K, Wang J L, Bing P B 2011 Chin. Phys. B 20 054207

    [9]

    MacPherson E P2011 International Journal of Terahertz Science and Technology 3 163

    [10]

    Qi Q, Williams B S, Kumar S, Reno J L, Hu Q 2009 Nat. Photon. 3 732

    [11]

    Wang Y Y, Zhang C H, Ma J L, Jin B B, Xu W W, Kang L, Chen J, Wu P H 2010 Acta Phys. Sin. 58 6884 (in Chinese) [王媛媛, 张彩虹, 马金龙, 金彪兵, 许伟伟, 康琳, 陈建, 吴培亨 2010 58 6884]

    [12]

    Thumm M 2010 International Journal of Terahertz Science and Technology 1 31

    [13]

    Zhang K C, Wu Z H, Liu S G 2009 Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 30 309

    [14]

    Zhang K C, Wu Z H, Liu S G 2008 Chin. Phys. B 17 3402

    [15]

    Swegle J A, Poukey J W, Leifeste G T 1985 Phys. Fluids 28 2882

    [16]

    Nguyen K T, Pasour J A, Antonsen T M 2009 IEEE Trans. Electronic Devices 56 744

    [17]

    Mineo M, Paoloni C 2011 IVEC-2011 265

    [18]

    Adamo G, MacDonald K F, Fu Y H , Wang C M, Tsai D P, Garcia de Abajo F J, Zheludev N I 2009 Phys. Rev. Lett. 103 113901

    [19]

    Liu S G, Hu M, Zhang Y X, Liu W H, Zhang P, Zhou J 2011 Phys. Rev. E 83 066609

    [20]

    Liu W M, Gai W 2009 Phys. Rev. st: Accelerate. Beam 12 051301

    [21]

    Wang D, Fan Z K, Chen D B, Deng J K 2007 IEEE Trans. Plasma Sci. 35 1070

    [22]

    Wang H Y, Yang Z Q, Zhao L X, Liang Z 2005 IEEE Trans. Plasma Sci. 33 111

  • [1] 王碧涵, 李冰, 刘旭强, 王毫, 蒋升, 林传龙, 杨文革. 毫秒时间分辨同步辐射X射线衍射和高压快速加载装置及应用.  , 2022, 71(10): 100702. doi: 10.7498/aps.71.20212360
    [2] 闫志巾, 施卫. 太赫兹GaAs光电导天线阵列辐射特性.  , 2021, 70(24): 248704. doi: 10.7498/aps.70.20211210
    [3] 王芳, 张龙, 马涛, 王旭, 刘玉芳, 马春旺. 一种低损耗的对称双楔形太赫兹混合表面等离子体波导.  , 2020, 69(7): 074205. doi: 10.7498/aps.69.20191666
    [4] 王航天, 赵海慧, 温良恭, 吴晓君, 聂天晓, 赵巍胜. 高性能太赫兹发射: 从拓扑绝缘体到拓扑自旋电子.  , 2020, 69(20): 200704. doi: 10.7498/aps.69.20200680
    [5] 许涌, 张帆, 张晓强, 杜寅昌, 赵海慧, 聂天晓, 吴晓君, 赵巍胜. 自旋电子太赫兹源研究进展.  , 2020, 69(20): 200703. doi: 10.7498/aps.69.20200623
    [6] 李金锋, 万婷, 王腾飞, 周文辉, 莘杰, 陈长水. 太赫兹量子级联激光器中有源区上激发态电子向高能级泄漏的研究.  , 2019, 68(2): 021101. doi: 10.7498/aps.68.20181882
    [7] 曹苗苗, 刘文鑫, 王勇, 朱觉远, 李科. 太赫兹波段Smith-Purcell辐射的介质加载光栅高频特性.  , 2016, 65(1): 014101. doi: 10.7498/aps.65.014101
    [8] 柴路, 牛跃, 栗岩锋, 胡明列, 王清月. 差频可调谐太赫兹技术的新进展.  , 2016, 65(7): 070702. doi: 10.7498/aps.65.070702
    [9] 左剑, 张亮亮, 巩辰, 张存林. 太赫兹片上系统和基于微纳结构的太赫兹超宽谱源的研究进展.  , 2016, 65(1): 010704. doi: 10.7498/aps.65.010704
    [10] 赵文娟, 陈再高, 郭伟杰. 慢波结构爆炸发射对高功率太赫兹表面波振荡器的影响.  , 2015, 64(15): 150702. doi: 10.7498/aps.64.150702
    [11] 李忠洋, 邴丕彬, 徐德刚, 曹小龙, 姚建铨. 级联参量振荡产生太赫兹辐射的理论研究.  , 2013, 62(8): 084212. doi: 10.7498/aps.62.084212
    [12] 黄敬国, 陆金星, 周炜, 童劲超, 黄志明, 褚君浩. 磷化镓高功率太赫兹共线差频源的研究.  , 2013, 62(12): 120704. doi: 10.7498/aps.62.120704
    [13] 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
    [14] 刘漾, 魏彦玉, 沈飞, 许雄, 刘洋, 赖剑强, 黄明智, 唐涛, 宫玉彬. 开敞型角向周期加载金属柱圆波导的注波互作用线性理论研究.  , 2012, 61(16): 168401. doi: 10.7498/aps.61.168401
    [15] 马凤英, 陈明, 刘晓莉, 刘建立, 池泉, 杜艳丽, 郭茂田, 袁斌. 太赫兹波段微腔器件的设计及其特性研究.  , 2012, 61(11): 114205. doi: 10.7498/aps.61.114205
    [16] 刘维浩, 张雅鑫, 胡旻, 周俊, 刘盛纲. 基于场致发射阴极阵列的太赫兹源的物理机理研究.  , 2012, 61(12): 127901. doi: 10.7498/aps.61.127901
    [17] 钟凯, 姚建铨, 徐德刚, 张会云, 王鹏. 级联差频产生太赫兹辐射的理论研究.  , 2011, 60(3): 034210. doi: 10.7498/aps.60.034210
    [18] 高鹏, Booske John H., 杨中海, 李斌, 徐立, 何俊, 宫玉彬, 田忠. 太赫兹折叠波导行波管再生反馈振荡器非线性理论与模拟.  , 2010, 59(12): 8484-8489. doi: 10.7498/aps.59.8484
    [19] 贾婉丽, 施 卫, 屈光辉, 孙小芳. GaAs光电导天线辐射太赫兹波功率的计算.  , 2008, 57(9): 5425-5428. doi: 10.7498/aps.57.5425
    [20] 杨 锐, 谢拥军, 王元源, 傅焕展. 加载异向介质非辐射介质波导中的慢波传输及应用.  , 2008, 57(9): 5513-5518. doi: 10.7498/aps.57.5513
计量
  • 文章访问数:  8118
  • PDF下载量:  486
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-12-20
  • 修回日期:  2012-01-02
  • 刊出日期:  2012-12-05

/

返回文章
返回
Baidu
map