利用周期结构电磁止带特性的小型化高功率太赫兹振荡器

作者：张琳; 蔡军; 杜英华; 冯进军^*

来源：太赫兹科学与电子信息学报, 2023, 21(09): 1065-1072.

• 周期结构
• 色散特性
• 太赫兹
• 带边振荡器
• 真空电子器件

高性能实用化辐射源是太赫兹应用的关键器件，利用周期结构电磁色散中的止带区域具有耦合阻抗高的特点，电子注和电磁波能够高效互作用，可以实现大功率太赫兹振荡器。带边振荡器(BO)相比于传统的返波振荡器(BWO)，可以实现大功率输出，在W波段能达到百瓦量级，太赫兹波段能达到瓦级；采用周期永磁聚焦系统，可以实现小体积轻质量；慢波结构尺寸短，结构简单；成本低，具有批量生产能力。本文提出可构建3π止带的交错子周期折叠波导慢波结构(FWG SWS)和双频双模双向带边振荡器工作机理，采用皮尔斯双阳极电子枪、周期永磁聚焦系统、金刚石输能窗以及高效率收集极，设计和研发了频率在100 GHz以上的几种带边振荡器，实现了100 GHz频段140 W的功率输出，120 GHz频段实现了30 W的功率输出，在300 GHz实现了1 W以上的功率输出。