周期陣列結(jié)構(gòu)與電子注互作用機(jī)理的研究.pdf

1、太赫茲科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，而太赫茲輻射源的研發(fā)是其中的關(guān)鍵技術(shù)。本論文主要探索一種能將電子學(xué)與光子學(xué)相結(jié)合從而產(chǎn)生太赫茲輻射的新型太赫茲源器件，并研究分析其中的一些物理現(xiàn)象和物理機(jī)制。 在探索電子學(xué)與光子學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生太赫茲輻射的過程中，本論文主要研究了如下內(nèi)容并取得如下結(jié)果： 一．本論文探討利用電子注掠過金屬表面直接激發(fā)金屬中的表面等離子體波并與之互作用的可能性。相比于傳統(tǒng)的電子或光子直接作用于金屬表面激發(fā)表面等離子體波，

2、這是一個新的嘗試。通過理論推導(dǎo)，證明了電子注的等離子體頻率只需達(dá)到金屬中的等離子體波振蕩頻率的10-4倍，就可以直接激發(fā)金屬中的表面等離子體波并與之互作用。 二．本論文探討了電子注與亞波長孔陣列結(jié)構(gòu)中的仿表面等離子體波互作用的情況。通過理論分析以及計算機(jī)粒子模擬，證明了電子注可以與亞波長孔陣列結(jié)構(gòu)中的仿表面等離子體波互作用，并指出此種亞波長孔陣列結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)慢波結(jié)構(gòu)相比所具有的優(yōu)勢。利用亞波長孔陣列結(jié)構(gòu)中的透射現(xiàn)象，設(shè)計了雙電子注

3、與亞波長孔陣列結(jié)構(gòu)的互作用模型，粒子模擬結(jié)果證明電子注的調(diào)制深度大大加深，從而證明此方法可以產(chǎn)生更大功率的太赫茲輸出。 三．本論文在研究電子注與亞波長孔陣列結(jié)構(gòu)互作用的過程中，發(fā)現(xiàn)了雙邊的衍射輻射現(xiàn)象。利用經(jīng)典的基于格林函數(shù)的積分方程的方法，從理論上推導(dǎo)了電子注激發(fā)亞波長孔陣列結(jié)構(gòu)雙邊衍射輻射的整個物理過程，求得了各個區(qū)域場的解析表達(dá)式。運(yùn)用計算機(jī)粒子模擬軟件，證明了理論推導(dǎo)的正確性。在此基礎(chǔ)上，利用解析解分析了雙邊衍射輻射的各

4、種情況，并從物理機(jī)制上給予了解釋。本論文利用電子注作為激發(fā)源，驗(yàn)證了亞波長孔陣列的透射現(xiàn)象，闡述了電子注作為激發(fā)源比其他平面波激發(fā)源所具有的優(yōu)勢，并探討了結(jié)構(gòu)深度對透射的影響。本論文還對亞波長孔陣列的透射現(xiàn)象進(jìn)行了微波波段的實(shí)驗(yàn)研究，由平面波激發(fā)的亞波長孔陣列的透射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從另一個角度驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性及可擴(kuò)展性。 四．本論文探討了另外一種周期孔陣列結(jié)構(gòu)-光子晶體中的輻射現(xiàn)象。運(yùn)用平面波展開法和等離子體粒子模擬方法討