[發明專利]一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置

有效

• 申請號: 201310015533.2
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103094025A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 鞏華榮;王斌;唐濤;宮玉彬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01J23/24
• 分類號: H01J23/24;H01J23/027;H01J23/54
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本發明屬于微波真空管件技術領域，具體的說涉及一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置。

背景技術

THz輻射通常指的是頻率在0.1THz～10THz之間的電磁波，?THz頻域位于毫米波和紅外輻射之間，是宏觀經典理論向微觀量子理論的過渡區域，也是電子學和光子學的交叉區域，在太赫茲頻譜技術、太赫茲成像和太赫茲通訊等應用前景良好。

太赫茲輻射的量子能量很低，信噪比很高，頻率極寬，具有一系列特殊的性質，在基礎研究、信息技術、核技術、生物醫學、安全檢測和國防軍事等領域有相當重要的應用前景。在與太赫茲技術相關的諸多研究領域中，對太赫茲輻射源的研究占據了核心位置。?目前有很多方法都可以產生THz輻射，利用自由電子的THz輻射源是其中之一，包括THz真空器件、電子迴旋脈塞和自由電子激光。對于真空電子器件，電子在真空中可以被加速到接近光速的運動速度，具有快速轉換功能；可以工作在很高的電壓和電流的條件下，可以獲得大功率輸出；電子在真空中的速度可控，當電子完成互作用后，通過多級降壓收集極回收電子能量，可以獲得很高的總效率。引入最先進的微加工技術，利用折疊波導慢波結構的太赫茲真空器件成為太赫茲頻域的一種大功率、小型化輻射源，目前在真空電子學領域得到了廣泛的關注。

然而現有獲得大功率的太赫茲輻射源成本高，同時獲得的太赫茲輻射信號的頻率調諧與電子束電壓關系大，易因電子束的波動造成頻率的波動。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置，能夠獲得穩定的大功率太赫茲輻射源，同時具有技術成熟、結構簡單、成本低的特點。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種大功率毫米波與太赫茲輻射源裝置，其特征在于：包括兩段工作在毫米波或太赫茲波的低頻段的慢波結構（為了便于區分，稱之為第一低頻段慢波結構和第二低頻段慢波結構）和高頻段慢波結構，所述第一低頻段慢波結構一端設有低頻信號接口和電子束接口，所述第二低頻段慢波結構一端設有信號接口，所述高頻段慢波結構設有輸出端口；所述第一低頻段慢波結構與第二低頻段慢波結構之間連接有第一漂移管，所述第二低頻段慢波結構與高頻段慢波結構之間連接有第二漂移管；輸入的電子束與低頻段毫米波或者太赫茲波在第一低頻段慢波結構內互作用，產生速度調制，在第一漂移管產生電子群聚，并形成了子能帶，攜帶子能帶的電子束進入第二低頻段慢波結構，與輸入的低頻段毫米波或者太赫茲波再次進行速度調制，在第二漂移管區再一次產生電子群聚，產生密度調制，在此電子束電流內激勵起高次諧波電流，群聚的電子束攜帶激勵電流信號進入高頻段慢波結構，在此激勵起高次諧波的電磁波并被放大。

進一步地，所述第一低頻段慢波結構另一端設有匹配負載端口。

進一步地，所述第二低頻段慢波結構另一端設有匹配負載端口。

進一步地，所述高頻段慢波結構設有匹配負載端口。

進一步地，所述匹配負載端口連接有電磁波吸收裝置。

進一步地，所述電磁波吸收裝置為集中衰減器，分布衰減器。

進一步地，所述第一低頻段慢波結構、第二低頻段慢波結構和高頻段慢波結構為螺旋線、耦合腔或者折疊波導。

進一步地，所述第一低頻段慢波結構的電子束接口的電子束通道形狀是圓形、方形或者橢圓形。

進一步地，所述高頻段慢波結構設有收集極。

本發明的原理是：

輸入的電子束與低頻段毫米波或者太赫茲波在第一低頻段慢波結構內互作用，產生速度調制，在第一漂移管產生電子群聚，并形成了子能帶，攜帶子能帶的電子束進入第二低頻段慢波結構，與輸入的低頻段毫米波或者太赫茲波再次進行速度調制，在第二漂移管區再一次產生電子群聚，產生密度調制，在此電子束電流內激勵起高次諧波電流，群聚的電子束攜帶激勵信號進入高頻段慢波結構，在此激勵起高次諧波的電磁波并被放大，然后經輸出端口輸出。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：