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

高功率回旋振荡管Denisov型辐射器的研究

王虎 沈文渊 耿志辉 徐寿喜 王斌 杜朝海 刘濮鲲

引用本文:
Citation:

高功率回旋振荡管Denisov型辐射器的研究

王虎, 沈文渊, 耿志辉, 徐寿喜, 王斌, 杜朝海, 刘濮鲲

Stady on a high efficient Denisov-type launcher for high-power gyrotron oscillators

Wang Hu, Shen Wen-Yuan, Geng Zhi-Hui, Xu Shou-Xi, Wang Bin, Du Chao-Hai, Liu Pu-Kun
PDF
导出引用
  • 研究了一种用于高功率回旋振荡管准光模式变换系统的高效率Denisov型辐射器. 基于Bessel函数的积分展开及几何光学理论,系统地分析了圆波导中电磁波的传播过程及Denisov型辐射器降低衍射损耗的机理;分析了在圆波导内壁上工作模式与耦合模式叠加形成准高斯型场分布的过程. 从Bessel函数导数的本征值出发,给出了不同工作模式在Denisov型辐射器预聚束波导段选择目标耦合模式的一种普适方法,同时给出了Denisov型辐射器的设计方法. 依据上述理论分析编写了计算程序,并对一支140 GHz,工作模式为TE28,8,1 MW长脉冲回旋振荡管进行了对比验证,计算结果与文献报道的结果具有很好的一致性.
    In this paper, a high-efficiency Denisov-type launcher, a hardcore of quasi-optical mode converters in high-power gyrotron oscillators, is investigated. Based on integral expression of Bessel functions and geometric optics, the propagation of EM wave in circular waveguides, the syntheses of amplitude and phase of nine modes are analyzed in detail. A generalized method for designing the launcher with a dimpled waveguide wall operating in different modes is demonstrated. This method shows how to select a set of appropriate coupled modes to synthesize the Gaussian-like distribution on the inner wall of the launcher. A program is developed and its accuracy is confirmed by a high-power gyrotron at 140 GHz, in TE28,8 mode theoretically. Numerical calculations show a good agreement with reported results.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61072026,60971072,61102026,61072024)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61072026, 60971072, 61102026, 61072024).
    [1]

    Thumm M K 2011 IEEE Trans. Plasma Sci. 39 917

    [2]

    Thumm M K, Kasparek W 2002 IEEE Trans. on Plasma Sci. 30 755

    [3]

    Prinz O, Arnold A 2009 IEEE Trans. on Electron Devices 56 828

    [4]

    Dumbrajs O, Nusinovich G S 2004 IEEE Trans. on Plasma Sci. 32 934

    [5]

    Vlasov S N, Orlova I M 1974 Radiophysics Quantum Electron 17 115

    [6]

    Thumm M K 1997 Generation and Application of High Power Microwaves (Bristol: Institute of Physics) p154

    [7]

    Denisov G G, Kuftin A N, Malygin V I 1992 Int. J. Electronics 72 1079

    [8]

    Kulygin M L, Denisov G G, Chirkov A V, Kuzikov S V 2006 Int. J. Infrared and Millimeter Waves 27 591

    [9]

    Kuzikov S V 2009 Radiophysics and Quantum Electronics 52 546

    [10]

    Neilson J M 2006 IEEE Trans. Plasma Sci. 34 635

    [11]

    Flamm J H 2012 Ph. D. Dissertation (Karlsruhe: Karlsruher Institut fur Technologie)

    [12]

    Thumm M K, Yang X K, Arnold A, Darnmertz G, Michel G, Pretterebner J, Wagner D 2005 IEEE Transactions on ED 52 818

    [13]

    Du C H, Xue Q Z, Liu P K 2010 Chin. Phys. B 19 048703

    [14]

    Sun Y Y, Zhang S C 2011 Acta Phys. Sin. 60 095201 (in Chinese) [孔艳岩, 张世昌 2011 60 095201]

    [15]

    Luo Y T, Tang C J 2011 Acta Phys. Sin. 60 014104 (in Chinese) [罗尧天, 唐昌建 2011 60 014104]

    [16]

    Luo Y T, Tang C J, Liu C, Liu P K 2009 Acta Phys. Sin. 58 pp8174-817922 (in Chinese) [罗尧天, 唐昌建, 刘畅, 刘濮鲲 2009 58 pp8174-8179]

    [17]

    Wang B, Du C H, Liu P K, Geng Z H, Xu S X 2010 Acta Phys. Sin. 59 2513 (in Chinese) [王斌, 杜朝海, 刘濮鲲, 耿志辉, 徐寿喜 2010 59 2512]

    [18]

    Liu J W, Zhao Q, Li H F 2011 Acta Phys. Sin. 60 104201 (in Chinese) [刘建卫, 赵青, 李宏福 2011 60 104201]

    [19]

    Shi M Y, Qu Jin, Xue C J 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 2438 (in Chinese) [施美友, 屈劲, 薛长江 2011 强激光与粒子束 23 2438]

    [20]

    Hashimoto M 1996 Progress in Electromagnetics Research 13 115

    [21]

    Bogdashov A A, Denisov G G 2004 Radiophysics and Quantum Electronics 47 283

    [22]

    Qian J R 2009 Acta Optica Sinica 29 1188 (in Chinese) [钱景仁 2009 光学学报 29 1188]

    [23]

    Blank M, Kreischer K, Temkin R J 1996 IEEE Trans. Plasma Sci. 24 1058

  • [1]

    Thumm M K 2011 IEEE Trans. Plasma Sci. 39 917

    [2]

    Thumm M K, Kasparek W 2002 IEEE Trans. on Plasma Sci. 30 755

    [3]

    Prinz O, Arnold A 2009 IEEE Trans. on Electron Devices 56 828

    [4]

    Dumbrajs O, Nusinovich G S 2004 IEEE Trans. on Plasma Sci. 32 934

    [5]

    Vlasov S N, Orlova I M 1974 Radiophysics Quantum Electron 17 115

    [6]

    Thumm M K 1997 Generation and Application of High Power Microwaves (Bristol: Institute of Physics) p154

    [7]

    Denisov G G, Kuftin A N, Malygin V I 1992 Int. J. Electronics 72 1079

    [8]

    Kulygin M L, Denisov G G, Chirkov A V, Kuzikov S V 2006 Int. J. Infrared and Millimeter Waves 27 591

    [9]

    Kuzikov S V 2009 Radiophysics and Quantum Electronics 52 546

    [10]

    Neilson J M 2006 IEEE Trans. Plasma Sci. 34 635

    [11]

    Flamm J H 2012 Ph. D. Dissertation (Karlsruhe: Karlsruher Institut fur Technologie)

    [12]

    Thumm M K, Yang X K, Arnold A, Darnmertz G, Michel G, Pretterebner J, Wagner D 2005 IEEE Transactions on ED 52 818

    [13]

    Du C H, Xue Q Z, Liu P K 2010 Chin. Phys. B 19 048703

    [14]

    Sun Y Y, Zhang S C 2011 Acta Phys. Sin. 60 095201 (in Chinese) [孔艳岩, 张世昌 2011 60 095201]

    [15]

    Luo Y T, Tang C J 2011 Acta Phys. Sin. 60 014104 (in Chinese) [罗尧天, 唐昌建 2011 60 014104]

    [16]

    Luo Y T, Tang C J, Liu C, Liu P K 2009 Acta Phys. Sin. 58 pp8174-817922 (in Chinese) [罗尧天, 唐昌建, 刘畅, 刘濮鲲 2009 58 pp8174-8179]

    [17]

    Wang B, Du C H, Liu P K, Geng Z H, Xu S X 2010 Acta Phys. Sin. 59 2513 (in Chinese) [王斌, 杜朝海, 刘濮鲲, 耿志辉, 徐寿喜 2010 59 2512]

    [18]

    Liu J W, Zhao Q, Li H F 2011 Acta Phys. Sin. 60 104201 (in Chinese) [刘建卫, 赵青, 李宏福 2011 60 104201]

    [19]

    Shi M Y, Qu Jin, Xue C J 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 2438 (in Chinese) [施美友, 屈劲, 薛长江 2011 强激光与粒子束 23 2438]

    [20]

    Hashimoto M 1996 Progress in Electromagnetics Research 13 115

    [21]

    Bogdashov A A, Denisov G G 2004 Radiophysics and Quantum Electronics 47 283

    [22]

    Qian J R 2009 Acta Optica Sinica 29 1188 (in Chinese) [钱景仁 2009 光学学报 29 1188]

    [23]

    Blank M, Kreischer K, Temkin R J 1996 IEEE Trans. Plasma Sci. 24 1058

  • [1] 惠战强, 高黎明, 刘瑞华, 韩冬冬, 汪伟. 低损耗大带宽双芯负曲率太赫兹光纤偏振分束器.  , 2022, 71(4): 048702. doi: 10.7498/aps.71.20211650
    [2] 惠战强. 低损耗大带宽双芯负曲率太赫兹光纤偏振分束器.  , 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211650
    [3] 李朝刚, 汪茂胜, 方泉, 彭雪城, 黄万霞. 表象变换和久期微扰理论在耦合杜芬方程中的应用.  , 2021, 70(2): 024601. doi: 10.7498/aps.70.20201057
    [4] 朱存远, 李朝刚, 方泉, 汪茂胜, 彭雪城, 黄万霞. 用久期微扰理论将弹簧振子模型退化为耦合模理论.  , 2020, 69(7): 074501. doi: 10.7498/aps.69.20191505
    [5] 付兴虎, 谢海洋, 杨传庆, 张顺杨, 付广伟, 毕卫红. 基于包层模谐振的三包层石英特种光纤温度传感特性研究.  , 2016, 65(2): 024211. doi: 10.7498/aps.65.024211
    [6] 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
    [7] 裴丽, 赵瑞峰. 统一非对称光波导横向耦合模理论分析.  , 2013, 62(18): 184213. doi: 10.7498/aps.62.184213
    [8] 沈文渊, 王虎, 耿志辉, 杜朝海, 刘濮鲲. 基于波导模式变换的圆波导TE62模式激励器的研究.  , 2013, 62(23): 238403. doi: 10.7498/aps.62.238403
    [9] 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
    [10] 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
    [11] 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
    [12] 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
    [13] 罗尧天, 唐昌建. 光子带隙谐振腔回旋管振荡器的自洽非线性理论.  , 2011, 60(1): 014104. doi: 10.7498/aps.60.014104
    [14] 李鹏, 赵建林, 张晓娟, 侯建平. 三角结构三芯光子晶体光纤中的模式耦合特性分析.  , 2010, 59(12): 8625-8631. doi: 10.7498/aps.59.8625
    [15] 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
    [16] 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
    [17] 王燕花, 任文华, 刘 艳, 谭中伟, 简水生. 相位修正的耦合模理论用于计算光纤Bragg光栅法布里-珀罗腔透射谱.  , 2008, 57(10): 6393-6399. doi: 10.7498/aps.57.6393
    [18] 牛新建, 李宏福, 喻胜, 谢仲怜, 杨仕文. 8mm高功率过模弯曲圆波导TE01—TM11模式变换.  , 2002, 51(10): 2291-2295. doi: 10.7498/aps.51.2291
    [19] 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
    [20] 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
计量
  • 文章访问数:  5644
  • PDF下载量:  453
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-11
  • 修回日期:  2013-07-19
  • 刊出日期:  2013-12-05

/

返回文章
返回
Baidu
map