[發明專利]一種基于F-P腔加載的人工表面等離激元輻射器及控制方法

有效

• 申請號: 201811313901.0
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109524790B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 杜朝海;朱娟峰;包路遙;劉濮鯤
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發明公開了一種基于F?P腔加載的人工表面等離激元輻射器及控制方法。本發明采用金屬光柵和法布里?珀羅F?P腔，電子束在二者之間的空隙中穿過，在金屬光柵的表面激發出SSP，通過SSP與自由電子束注?波互作用實現SSP的放大，功率流到達F?P腔的一個反射鏡時，部分功率流會被反射回到F?P腔中，繼續注?波互作用，剩余部分功率流從F?P腔與金屬光柵的空隙輸出，通過再生放大機制，實現人工表面等離激元輻射器；在本發明中，F?P腔有效地延長了互作用距離，能夠在較短的互作用電路上獲得較高的互作用效率，特別是電子束電流較弱的片上太赫茲源系統；本發明簡單有效，不僅僅能夠用于太赫茲器件中，也能夠用于其他的基于自由電子束的真空電子器件中。

技術領域

本發明涉及真空電子學領域，具體涉及一種基于F-P腔加載的人工表面等離激元輻射器及控制方法。

背景技術

基于自由電子束與周期結構表面的人工表面等離激元(Spoof surface plasmon，SSP)產生太赫茲輻射源是最近幾年來一直研究的熱點之一。但是這種機制的互作用效率較低，如何提供互作用效率也是近些年的研究熱點。目前，提高自由電子束與SSP互作用效率的方法大致方法分為以下幾類：一、群聚電子束，相比連續電子束而言，群聚電子束與SSP更易獲得高效的互作用，這種機制也被稱為超輻射。二、增加電子束通道的電場強度。互作用效率與互作用區的電場強度成正比。因此通過改變結構，如雙柵等結構可以將增加電子束通道區域的電場而提高注-波互作用效率；三、增加電子束的電流密度，互作用效率與電子束電流的平方成正比，提高電流密度可以獲得高效的互作用；四、延長互作用電路長度，電子束與SSP的互作用距離越長，能量交換就越多，互作用效率就越高。此外還存在一些其他的辦法，如多注電子束互作用等結構也可以增加互作用效率。但這些方式在實際應用過程中也面臨許多問題。一、由于質量良好的群聚電子束在實際過程中很難獲得，超輻射難以實現。二、現階段許多增加互作用場強的結構比較復雜，受實際加工工藝與裝配技術的影響，在實驗中實現比較困難。三、受陰極工藝的限制，大電流密度的電子槍難以獲得。四、延長互作用電路長度意味著需要電子束在長距離傳輸過程中保持良好的聚焦特性，這在實際實驗過程中難以實現。

發明內容

針對以上現有技術中存在的問題，本發明提出了一種基于F-P腔加載的人工表面等離激元輻射器及控制方法，通過SSP與自由電子束注-波互作用實現SSP的放大，F-P腔將電子束與SSP的互作用距離有效延長，極大的提高了互作用效率。

本發明的一個目的在于提出一種基于F-P腔加載的人工表面等離激元輻射器。