[發明專利]一種基于光子晶體與光柵組合的逆Smith-Purcell輻射源及產生方法

有效

• 申請號: 201810393345.6
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108808426B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 胡旻
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02;G02B1/00
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 潘育敏

1.一種基于光子晶體與光柵組合的逆Smith-Purcell輻射源，包括電子槍、金屬光柵和光子晶體，所述的電子槍設置在金屬光柵一側、所述的光子晶體設置在金屬光柵的另外一側，其特征在于，所述的光子晶體具有負折射特性。

2.根據權利要求1所述的逆Smith-Purcell輻射源，其特征在于，所述的光子晶體為空氣柱三角排列的結構。

3.根據權利要求2所述的逆Smith-Purcell輻射源，其特征在于，所述的光子晶體的晶格常數a為630um，空氣柱半徑為0.45a。

4.根據權利要求1所述的逆Smith-Purcell輻射源，其特征在于，所述的金屬光柵周期為118um，高100um，占空比為1:1。

5.根據權利要求1所述的逆Smith-Purcell輻射源，其特征在于，所述的光子晶體與光柵的厚度為500um，光子晶體與光柵之間的距離為375um。

6.一種利用如權利要求1-5任意一項所述的基于光子晶體與光柵組合的逆Smith-Purcell輻射源的逆Smith-Purcell輻射源的產生方法，其特征在于，包括：

首先利用SP公式計算出對應結構的SP頻率范圍，SP公式中，L為光柵周期，β為電子相對論速度與光速的比值，θ為觀測點與電子運動方向的夾角，n為諧波次數；

再使用平面波展開法理論計算出光子晶體的能帶結構與等頻圖，平面波展開在TM波的本征方程為：

其中k_//＝k_xe_x+k_ye_y，G_//＝b₁e_x+b₂e_y，為傅立葉展開系數，A(k_//|G_//)為列向量，k_//為波矢，本征方程的左邊為一個關于對角線對稱的正定矩陣，因此本征方程的所有特征根全部是正數，將看成是左邊矩陣的特征根λ，所以

通過光子晶體的能帶結構與等頻圖找出能夠滿足在SP頻率范圍內群速與波矢方向相反的部分，vg·k<0，即光子晶體中能夠實現負折射的部分，再把具有負折射性質的光子晶體與光柵相結合，實現逆SP現象。