周期電子束團Smith-Purcell輻射的研究.pdf

1、本文主要研究了周期電子束團與光柵互作用的Smith-Purcell輻射特性。 首先，利用積分和場匹配的方法，分析了三角形光柵、正弦光柵和矩形光柵的Smith-Purcell輻射能量角分布。通過研究表明，在所選的參數(shù)下，光柵的結(jié)構(gòu)及參數(shù)能夠較大地影響輻射能量角分布；束團縱向尺寸對輻射能量角分布的影響也較大，它既可以改變輻射能量角分布的值，也可以使輻射能量角分布的極大值點對應(yīng)的頻率迅速地移動，同時輻射能量角分布所覆蓋的范圍也發(fā)生變化

2、。與之相比，束團的能量以及橫向尺寸對輻射能量角分布的影響較小。當廠f≤ 0.1THz時，所發(fā)生的輻射為超輻射，輻射能量角分布正比于束團所包含的電子個數(shù)平方。改變束團的參數(shù)，還可望在更高頻處實現(xiàn)超輻射。對于周期束團而言，數(shù)值計算所得的輻射能量角分布近似與束團個數(shù)的平方成正比。通過比較還可知，正弦光柵對應(yīng)的輻射能量角分布隨輻射波頻率變化的趨勢最簡單、規(guī)則，且其值也較大。 復合周期光柵是在矩形光柵的金屬表面增加微擾槽而形成的。本文利用

3、場匹配的方法研究了其Smith-Purcell輻射特性。通過研究可知，輻射能量角分布對微擾槽的變化較為敏感。若要利用其研究太赫茲波源，應(yīng)該根據(jù)需要慎重選擇參數(shù)。 同時，本文對矩形光柵與束團的Smith-Purcell輻射進行了粒子模擬分析。模擬結(jié)果表明，對于單個束團而言，首先發(fā)生Smith-Purcell輻射，隨著Smith-Purcell輻射的消失，發(fā)生凋落波的相干輻射；當保持束團的總電量不變，增加束團的縱向尺寸，輻射場的強度

4、將減小，與理論分析結(jié)果相吻合。對于周期性電子束團而言，當Smith-Purcell輻射頻率與電子束團高次諧波頻率相等時，輻射能量大大加強，遠大于其他頻率點的值；輻射能量經(jīng)FFT變換后的幅值與電子束團個數(shù)的平方近似成正比，與理論計算也相吻合。 通過本文的研究可知，若要研究基于Smith-Purcell輻射的太赫茲源，應(yīng)慎重的選擇光柵的類型，并對光柵以及電子束團的參數(shù)進行優(yōu)化。 這項工作對于國內(nèi)的太赫茲技術(shù)發(fā)展有一定的參考價