一、电子回旋脉塞中相位俘获的数值分析（论文文献综述）
陈强[1]（2021）在《新型太赫兹准光模式变换器的研究》文中研究说明太赫兹（Terahertz）科学技术以其独特的性质和广阔的应用前景,成为当前各国力争的科技制高点。近年来,太赫兹科学技术迅猛发展,在生物医疗成像、高分辨率雷达、材料无损检测和无线通信等方面得到广泛应用。作为太赫兹频段高效且稳定的辐射源,高功率太赫兹回旋管更是得到广泛研究。一直以来,各国科学家都致力于把回旋管向着更高输出功率和效率以及更高工作频率的方向发展,这也使得回旋管的工作模式需要选取为高阶模式。虽然这些高阶模式的欧姆损耗低,能够大大增加了谐振腔的功率容量,但是高阶模式对于太赫兹波的远距离传输与应用非常不便,因此需要使用准光模式变换器将回旋管的高阶输出模式转变为聚束性良好的高斯波束。作为回旋管的输出系统,准光模式变换器的设计对于整管的输出性能起着十分关键的作用,所以准光模式变换器的研究对于回旋管的研制有着极其重要的意义。本学位论文针对0.5THz高功率回旋管,系统地研究了应用于0.5THz-TE8,5模式的准光模式变换器,其中包括了三种不同类型的开口波导辐射器以及准光传输镜面。本学位论文的具体研究内容如下:从时谐Maxwell方程和几何光学理论出发,详细推导了电磁波在圆波导中的传输方程和用于计算辐射场的标量绕射与矢量绕射理论,描述了准光模式变换器中的波束传播过程,并对准光模式变换器的理想输出波束——高斯波束进行了简要研究。1.基于上述理论方法,系统地研究了三种不同的开口波导辐射器:Vlasov型、Denisov型和混合型。详细地分析了每种辐射器的工作原理,并以此分别设计和优化了对应0.5THz-TE8,5模式的三种类型辐射器,使用理论数值计算和软件仿真相结合的方式,验证了设计的准确性。2.应用几何光学基本理论,对准光模式变换器的传输镜面进行分析。根据传输聚束的要求,推导出准椭圆镜和抛物镜两种规则传输镜面的镜面方程,并以此计算了准光模式变换器从辐射器到传输镜面再到输出窗的场辐射;最后使用相位校正原理优化出能够提高输出波束高斯成分的相位校正镜面。本学位论文的研究工作以几何光学理论、标量绕射理论以及矢量绕射理论为基础,编写了Vlasov型、Denisov型和混合型辐射器的数值计算程序,与软件仿真分析相对比,其结果保持高度一致,并由此详细分析了三种类型辐射器各自的特点。同时基于几何光学理论与相位校正原理,设计了准光模式变换器的传输镜面以及相位校正镜面,并编写相应程序完成计算。
赵歌歌[2]（2020）在《高阶模式回旋管稳定性研究》文中指出毫米波技术在高能电磁武器、空间探测、雷达跟踪、高速通信、电子对抗和气象预报等领域具有非常重要的应用。回旋行波管是一种基于电子回旋脉塞机理工作的电真空器件,由于其在毫米波乃至太赫兹低频段可以得到宽频带、高的效率和高功率的输出信号,已经成为目前的研究热点。随着工作频段的升高,为提高容量和降低工艺要求,现代先进回旋行波管多采用高阶模式（HOM）工作。然而高阶模式会导致模式竞争加剧,不稳定性因素增加,而稳定性因素是管子能否正常工作的关键,增大模式间隔是保持回旋管稳定工作的重要手段。此时具有模式选择特性的高频电路就脱颖而出。本文分析了多极异形波导、周期性光子晶体波导、开放式共焦波导等多种高频电路的色散特性方程和色散曲线,并把多极异形波导高频电路色散曲线的模式间隔与传统圆波导高频电路色散曲线的模式间隔进行了比较。同时,对建立的多极异形回旋行波管高频结构进行了PIC仿真,经过对各项参数的优化,最终产生了56 d B的增益和180 k W的输出功率。通过对封闭式多极异形波导、周期性光子晶体波导、开放式共焦波导结构进行详细的模式特征分析后,发现多极异形波导结构可以大幅提高模式间隔,提高低阶模式起振电流和起振长度,抑制了低阶模式的自激振荡,使得管子稳定工作。本论文的主要工作如下:1、理论研究了多极异形波导的色散方程,发现多极异形波导可以增加模式间隔的特点;通过理论研究给出了合理的参数值,该参数一定程度上避免了电子注与多个模式之间进行的能量交换,实现了寄生模式的有效抑制,最后给出了PIC模拟仿真验证实例。2、梳理了光子晶体色散方程的理论推导,对三角形晶格所组成的光子晶体结构进行了仿真分析,得出了W波段光子晶体高频结构中工作模式以及邻近寄生模式的色散曲线,证明了光子晶体可以在宽频带内实现竞争模式抑制。3、梳理了由准光理论推导的共焦波导的色散方程,利用模拟仿真对HE0n模式的理论结果进行了验证。4、同时,对在90 GHz左右各种波导中模式间隔与传统圆波导模式间隔的分析研究可知,多极异形波导可以有效增大模式间隔,使得互作用更加稳定。
刘巧[3]（2020）在《高功率回旋管多模自洽非线性问题研究》文中研究说明回旋管是一种能够在毫米波以及太赫兹波段产生高功率电磁辐射的相对论非线性器件。随着可控热核聚事业的不断发展,在磁约束热核聚变中电子回旋加热及电流驱动系统对高功率高频率微波源需求也不断的提高。回旋管是被证明目前可以实现其对频率和功率双重要求的器件。特别是在毫米波频段,回旋管在高功率连续波方面拥有着巨大的优势,所以其也是目前各个在运行的热核聚变堆的主要高功率微波源。随着对功率和频率需求的进一步提高,回旋管的工作模式阶数需要进一步提高来增大注-波互作用腔体的尺寸,从而增加功率容量和减小尺寸共渡效应的影响。但是高功率回旋管的高阶模式工作带来了一个严重的问题—模式竞争,其是阻碍高功率回旋管正常工作的一个重要因素,因此对该类问题的研究是非常必要的。同时,在高功率回旋管中（特别是兆瓦级回旋管）,高频腔体内的欧姆损耗问题也是需要特别考虑的,由其导致的腔体热形变对注-波互作用的影响尤其是不容忽视的。本论文结合我校参与的国家重点研发计划政府间国际科技创新合作专项磁约束核聚变能发展研究项目“长脉冲高功率回旋管关键技术研究”子课题及其它相关课题,对涉及高功率回旋管高频腔体内的多模注-波互作用等非线性问题进行分析与研究。主要的研究内容如下:1.基于时域自洽非线性注-波互作用模型、传输线方程及电子运动方程编制了相应的数值仿真计算代码,并与KIT现有成熟的数值代码EURIDICE及CST模拟软件进行了对比验证。2.设计了一只95GHz、400kW级的回旋管,该回旋管工作于高阶体模TE22.6模式。利用开发的数值代码对该回旋管进行了详细的时域多模自洽注-波互作用非线性分析,同时模拟分析了电子注质量如电子注厚度和速度零散对注-波互作用的影响。最后,对该回旋管进行了组装、真空处理及热测实验。在电压为51.6 kV（脉宽为30 us）、电流为24 A、磁场为3.615T的测试条件下,获得了输出功率为435 kW,检测的频率为95.21 GHz。3.针对高功率回旋管高频腔体的欧姆损耗方面的问题,本文从电磁学-热力学-结构力学三个方面对该类回旋管的高频腔体结构进行了多物理场分析。详细研究了课题组研制的工作于TE28.8模式的140 GHz,MW级回旋管的高频腔体系统。详细分析了不同冷却水流量情况下腔体受热形变对腔体的高频特性及腔体内多-模注波互作用的影响。4.基于未来第一代商用DEMO类聚变堆对多频高功率回旋管的应用需求,从理论方面研究并设计了工作于210-240-270 GHz的MW级回旋管。详细阐述了该类回旋管工作模式组的选择方式,最终选取了TE-35.15/TE-40.17/TE-45.19模式组分别作为210 GHz、240 GHz和270 GHz工作时的主模。以线性分析为基础,对于各工作频率下的工作状态进行了非线性的时域多模自洽注-波互作用分析,其中在模式起振过程中考虑了双阳极电子枪的电子注调控过程。在分析中,分别考虑了理想电子注和非理想电子注（电子注速度离散和电子注厚度）情况下,各个工作频率下的多模注-波互作用情况。
张耀[4]（2018）在《激光磁共振加速及其辐射》文中研究指明高能电子和短脉冲X射线在粒子物理、核物理、材料物理等领域有着至关重要的作用,传统加速器可以提供高能量、高单色性、低发射度的高品质电子束,基于这些高能电子束的同步辐射源、自由电子激光等,也可以产生满足多种应用的短脉冲X射线,但它们却一直受限于高能加速器和辐射装置的体积和成本。发展新型紧凑型低成本高能电子加速器和高品质短脉冲X射线源一直是大家寻求的目标。在超短超强激光脉冲出现以后,各种电子加速机制和产生短脉冲X射线源的机制如雨后春笋般相继出现,其中表现最为出色的,也能同时满足电子加速和辐射高品质短脉冲X射线的当属激光尾场加速（LWFA）。它利用超短超强激光脉冲在等离子体中传输时,有质动力排开电子后在激光尾部形成的空泡,空泡内的纵向电场可在～100 GV/m的加速梯度下加速电子,而横向的聚焦力则可以让电子往复摆动,辐射X射线。与激光等离子体加速并驾齐驱的,是真空激光加速。尽管电子无法从理想平面波中获得净能量增益,但通过外加场却可以打破平面电磁波的时空对称性,使电子得到加速。早在2004年,Liu等人在数值模拟中便发现电子在激光场和外加轴向磁场中可以获得能量增益,却没有对这个效应进行深入的分析。本论文对电子在激光场和外加轴向磁场中的运动做了详细的分析,发现当电子在实验室坐标系下感受到的激光频率与它在外加磁场中的相对论回旋频率一致时,会出现一种特殊的现象——共振,彼时,电子将得到连续不断的加速,可称之为激光磁共振加速（LMRA）。在共振加速的过程中,电子不仅不会失相,而且会自适应地以最高的加速效率进行加速,加速梯度可达～100 GV/cm,而平均加速梯度正比于激光强度a02/3和加速距离L-1/3。尽管在偏离共振的情况下电子会出现失相的情况,但是其失相长度非常长,以至于20%以内的磁场偏移和10°以内的入射角度偏移,均不会使电子在1m内进入减速相。得益于共振条件和激光强度的独立性,在实际紧聚焦的激光脉冲条件下,共振加速过程仍然可以发生,且利用LMRA加速得到的电子束具有很好的准直性和准单能性。各种特点均表明这种加速机制可以产生高品质的电子束。而同时,由于电子在加速过程中呈现横向小半径的回旋和纵向高速的漂移,会放出类同步辐射的短脉冲X射线,其时间相干性主要取决于入射电子束的品质,对麦克斯韦分布的电子束而言,辐射的X射线基本为非相干的。此外,这种μm量级的小焦斑短脉冲X射线源还具有一个非常的特点——焦斑为中空的环形,可在保护客体成像、惯性约束聚变等方面发挥重要作用。激光磁共振加速器还可能成为一种很好的桌面同步辐射源。
沈皓[5]（2018）在《应用于增强核磁共振的太赫兹传输聚束系统的研究》文中研究指明核磁共振（NMR）是指外加磁场中磁矩不为零的原子核能够吸收电磁辐射,并重新发射电磁辐射的一种物理现象。核磁共振的这一特性允许观察原子核的量子力学磁性。利用核磁共振现象,许多科学技术通过核磁共振光谱学来研究分子物理学,晶体和非晶体材料。先进的医学成像技术——磁共振成像（MRI）正是基于核磁共振的原理。动态核极化（DNP）是核磁共振波谱学中的一种重要手段,它能实现电子与原子核之间的极化转移,将电子自旋的较高极化传递给核自旋来增加核磁共振的灵敏度。核磁共振灵敏度的提升可以极大提高测量精度和数据采集速度。随着核磁共振分辨水平的逐渐进步,所需的磁场强度也不断增加（高达23T）,动态核极化所需的频率也落入到太赫兹频段（0.14-0.6 THz）。除了更高的磁场,核磁共振实验需求能够稳定输出高功率太赫兹微波的源。而通过强磁场中电子的回旋共振产生具有兆瓦量级电磁波的高功率真空管——回旋管,是开发出来用于增强核磁共振（DNP-NMR）实验的必备器件,现阶段研发的回旋管已经实现了高频率和高功率下的连续稳定工作。一个高效运行的DNP-NMR系统要求传输的波束是近似理想的高斯波束（准高斯波束）,因为这类波束能够在高功率微波传输线和微波耦合到样品的过程中仍能保证微波的传输质量。DNP-NMR系统对传输质量的高要求依赖于一个结构紧凑,传输高效且低损耗的传输聚束系统,而现有报道的传输与聚束系统在实现方案、结构和性能上,仍有值得改进的地方。本论文结合科研团队设计0.263 THz DNP-NMR系统的需求,着力研究了系统中传输和聚束部分的基本理论,在此基础之上还用软件进行了数值模拟分析和模型仿真实现,并优化了结构参数。主要工作如下:以应用于DNP-NMR的传输和聚束的系统为设计框架,从基本的电磁场电磁波理论和导波原理出发,运用数值计算和仿真分析相结合的方法,分析阐述了从回旋管输出的准高斯波束在系统中传输和会聚,最后到达样品位置的在整个物理过程。使用了MATLAB、FEKO等软件辅助建模和分析系统的性能参数,设计了一个基于0.263 THz DNP-NMR的传输聚束系统。
孙威[6]（2018）在《0.34THz共焦波导回旋行波管注波互作用的研究》文中指出太赫兹科技因其广阔的应用前景,吸引着众多研究者的目光。回旋行波管能够实现高功率,高效率,宽带宽的太赫兹波输出,是一种非常有前景的太赫兹源。为了实现足够的功率容量,太赫兹回旋行波管需要工作在高阶模式,这将带来激烈的模式竞争问题。共焦波导中电磁波传输损耗具有模式选择性,能够稳定的工作在高阶模式,是一种非常有发展前景的太赫兹回旋行波管高频结构。本文着重于研究太赫兹共焦波导回旋行波管的注波互作用理论,主体内容为第二至第五章,主要工作可以总结为以下四个部分:1、共焦波导中电磁波的传输特性分析:由标量衍射理论推导得到自由空间高斯光束场方程表达式,然后利用共焦波导边界条件和导波场理论得到模式矢量场分布方程。在此基础上分析不同模式电磁波在共焦波导中的衰减特性,以及共焦波导作为太赫兹回旋行波管的高频结构的优势。最后设计了共焦波导输入耦合器,验证了场分布计算的正确性与模式转换和传输的可行性。2、注波互作用的线性理论分析:介绍了注波互作用满足的麦克斯韦—伏拉索夫方程,推导了直角坐标系下场方程的引导中心坐标角向谐波展开式,得到了动力学理论共焦波导回旋行波管注波互作用色散方程。通过求解色散方程计算了电磁波增长率,并验证了计算结果的正确性。最后基于色散方程分析了注波互作用的绝对不稳定性和返波振荡的起振条件。3、注波互作用非线性理论:推导了注波互作用过程中电子运动方程的直角坐标展开式和互作用场方程,构建了电子注和电磁波满足的自洽非线性微分方程组。介绍了方程组的数值处理模型,为非线性计算程序编写打下理论基础。4、结合线性理论和非线性理论,对0.34THz共焦波导回旋行波管的注波互作用进行数值模拟,完成互作用高频结构参数的初步设计:分析了电子注的工作参数,电子空间分布和速度离散对互作用的影响,分析了谐波工作的特点,通过对比线性理论和非线性理论的计算结果实现了理论的互相验证。在此基础上对0.34THz共焦波导回旋行波管进行了初步设计,分析了电子注电压,工作磁场,频率,速度离散和输入功率对电磁波功率的影响,总结了共焦波导回旋行波管的设计方法和需要考虑的因素。
屈檀[7]（2016）在《复杂介质球对矢量有形光束的散射及操控力研究》文中认为电磁（光）波与手征介质及各向异性介质粒子的相互作用是当前国际研究热点,在微波天线、生物医学诊断、光学操控等领域有着广泛应用。对于矢量有形光束研究,目前主要集中在各种矢量有形光束场的产生、调控和传输及对均匀各向同性粒子的散射特性研究,对于手征及各向异性介质粒子与矢量有形光束的相互作用研究仍然具有重要的理论价值和应用前景。论文利用解析方法研究了手征及各向异性介质球对贝塞尔光束、高阶厄米-高斯光束、高阶拉盖尔-高斯涡旋光束及不同偏振的高阶贝塞尔涡旋光束的散射特性,并对高阶拉盖尔-高斯涡旋光束和不同偏振的高阶贝塞尔涡旋光束作用在介质球上的辐射力和扭矩展开研究,取得的主要成果如下:1.分别利用沿圆锥面的平面波叠加和矢量波方法推导了轴棱锥零阶贝塞尔光束、零阶和高阶贝塞尔光束的球矢量波函数展开形式。根据手征介质球的内场本征模展开及电磁散射理论研究了手征介质球对轴棱锥零阶贝塞尔光束和零阶贝塞尔光束的散射场。基于各向异性介质球的内场本征模球矢量波函数展开,研究了各向异性介质球对高阶贝塞尔光束的散射解析解。数值分析了轴棱锥零阶贝塞尔光束和零阶贝塞尔光束的半圆锥角、光束中心位置、手征参数及粒子尺寸等对散射强度角分布的影响;详细分析了高阶贝塞尔光束的拓扑荷、半圆锥角、斜入射角、各向异性介电参数和磁导率张量、尺寸参数等对单轴各向异性介质球的散射强度的影响。2.利用复源点方法和坐标旋转加法定理将高阶厄米-高斯光束在任意粒子坐标系进行展开,推导出任意坐标系下的球矢量波函数展开系数具体形式,详细讨论了不同模阶数的高阶厄米-高斯光束展开系数的收敛性。根据各向异性介质球的内场本征模展开及散射场的球矢量波函数展开形式,结合电磁场的连续性边界条件,得到单轴各向异性、等离子体和铁氧体各向异性介质球对任意方向入射的高阶厄米-高斯光束的散射解析解。给出了各向异性介质球内场寻常波和异常波两种本征模场分布。数值计算了高阶厄米-高斯光束离轴斜入射各向异性介质球的散射强度随光束模阶数、入射角、各向异性介电常数张量元、磁导率张量元、粒子尺寸、光束中心位置等参数的变化规律。3.基于高阶厄米-高斯光束的复源点展开方法及厄米多项式与拉盖尔多项式的转换关系,推导出高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的球矢量波函数展开形式。结合电磁场切向连续边界条件,得到散射系数和内场展开系数表达式。研究了手征介质球对高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的散射特性,给出了手征介质球的内场本征模强度分布。光束展开系数的收敛结果及与文献对比的散射结果验证了本文理论和程序的正确性。数值分析了高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的径向模阶数、拓扑荷、束腰宽度、手征参数大小和正负及手征介质球尺寸等对散射强度分布的影响。4.研究了高阶拉盖尔-高斯涡旋光束对单轴各向异性介质球的散射特性、辐射力和扭矩变化规律。根据电磁散射理论,在高阶拉盖尔-高斯涡旋光束入射场、各向异性介质球内场及散射场的球矢量波函数展开基础上,应用连续性边界条件推导出散射场解析解。根据经典麦克斯韦电磁理论及动量和角动量守恒得到高阶拉盖尔-高斯涡旋光束对各向异性介质球的辐射力和扭矩表示为入射场和散射场展开系数的形式。数值分析了高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的径向模阶数、拓扑荷数、各向异性介电参数和磁导率张量元、粒子尺寸等对辐射力和扭矩的影响。5.利用角谱展开方法得到线偏振、圆偏振、径向偏振、角向偏振和非偏振等不同偏振态下高阶贝塞尔涡旋光束的电场和磁场分量表达式。通过指数函数和连带勒让德函数的正交性推导出不同偏振态下高阶贝塞尔涡旋光束展开系数的积分表达式,研究了单轴各向异性介质球对任意偏振高阶贝塞尔涡旋光束的散射解析解、光束作用在粒子上的辐射力和扭矩。数值分析了不均匀偏振高阶贝塞尔涡旋光束的偏振模式、光束拓扑荷、各向异性介电参数、粒子尺寸等对散射强度分布、辐射力和扭矩变化影响。
张天钟[8]（2016）在《太赫兹回旋管准光模式变换器的研究》文中研究说明太赫兹波介于毫米波和红外之间,它的产生和应用是目前国际上的一个研究热点。回旋管已经被证明是最有可能产生大功率太赫兹信号的器件。太赫兹波为亚毫米波,其波长很短,在波导中传输损耗大。为增大注-波互作用腔体的尺寸,太赫兹回旋管通常工作于高阶模式。然而高阶模式电磁波不利于在自由空间中传输和应用,因此为了增大回旋管的收集极半径,提高输出功率,需要采用准光模式变换器横向输出太赫兹波。采用准光模式变换器可以减少输出窗的反射,防止反射波加热电子注从而影响注-波互作用的稳定性。因此,研究太赫兹回旋管准光模式变换器具有非常重要的意义。本文首先对W波段回旋管的准光模式变换器进行理论研究和实验,然后对工作于高阶旋转模式TE17,4,输出频率为0.42THz的回旋管准光模式变换器进行研究分析。本文的主要内容和创新之处可概述如下:1、采用正弦幅度曲线代替了传统的梯形折线幅度曲线设计了太赫兹波的Denisov辐射器。Denisov辐射器是Vlasov辐射器改进型结构,它采用了一段壁扰动波导结构对输入的电磁波进行预聚束成类高斯束分布。扰动结构通常采用螺旋波纹形式,扰动深度沿传播方向成梯形折线分布,这种分布结构在折线的拐点处存在奇点。奇点的存在使波导内耦合系数的推导与数值计算带来了困难。本文采用的正弦幅度曲线存在连续偏导数,避免了奇点的存在,减少了计算难度,同时也减小了寄生模式。2、采用矢量绕射积分法计算了辐射口输出的辐射场,辐射场分布与给出的实验结果基本一致。高阶模式输入的辐射器采用螺旋切口结构,电磁波从螺旋切口向外辐射,辐射场的功率和效率是影响整个准光模式变换器的性能的主要因素。因此需要精确计算辐射口的场分布。目前国际上主要采用三维仿真软件进行仿真分析,但随着工作模式和频率的提高,三维仿真软件需要大量的计算机资源和时间。矢量绕射积分法既可以满足计算精度的要求也可以大大减小计算机资源和缩短计算时间。3、矢量绕射积分法与标量绕射积分法相结合计算各个反射镜面上的场分布。标量绕射积分法具有计算量小,计算速度快等优点,但由于忽略了镜面边沿上的场分布,计算精度被降低了。矢量绕射积分法计算量大,精度高。本文结合两者的优点,先采用标量绕射积分法计算出各个镜面的位置和尺寸,再采用矢量绕射法精确计算镜面上的场分布和精确调整反射面的各个几何参数。4、设计了工作于0.1THz TE6,2的太赫兹准光模式变换器。在传统的扰动方程的基础上增加了多项扰动因子,增强了扰动结构的灵活性。采用耦合波理论计算了扰动段内各个模式沿纵向的功率分布,分析了辐射口的高斯束参数,分析了输出电磁波的旋转方向对模式变换器的转换效率和功率的影响。结合本文所依赖的课题,采用四个反射镜对输出的辐射场进行相位修正。5、设计了工作于0.42THz TE17,4高阶模式高过模的太赫兹回旋管准光模式变换器。由于工作模式很高,可能存在很多的寄生模式,需要分析波导内可能耦合出的各个寄生模式,从而采用相应的措施抑制寄生模式。太赫兹波长很短,波导截止半径很小,因此回旋管收集极工作于高过模状态,不适合采用Denisov辐射器直接转换,需要一节过渡波导把收集极半径进行适当的收缩,然后再输入到准光模式变换器内进行模式转换。6、对所设计的准光模式变换器进热测实验。准光模式变换器是准光输出回旋管的重要组成部分,是为便于后级应用和增加降压收集极作为充分的准备。本文设计的准光模式变换顺增补了国内的空白,研制出了国内第一支准光输出高功率回旋管。
刘飞[9]（2014）在《回旋振荡管高频结构的研究》文中提出高频率、高功率是当今回旋管发展重要方向。随着回旋管的工作频率进一步提高,为了有效避免腔体尺寸加工难题,这就要求回旋管工作在高次模式。模式数的提高,将会带来更多的模式竞争。模式竞争一直是回旋管研究的热点。本文从耦合波理论出发,明确了模式之间耦合机理。通过改变腔体的连接方式,最终优化设计出一种有效抑制竞争模式的腔体结构。应用该腔体结构,通过不断优化电子注电压,电流,电子横纵速度比,磁场等相关参量,最终得到了一组理想的电参量和设计参量。这种腔体结构能对以后的相关研究提供非常有价值的参考。下面对本文总结如下：1.以回旋管多模自洽非线性理论为基础,推导了电子的运动方程、无源和有源一阶传输线方程。以多模自洽非线性方程为出发点,详细研究了寄生模式产生机理。由一阶传输线方程可知,模式之间的耦合只能减小而不能消失,这是由传输线方程特点决定的。从腔体设计的角度来讲,为了有效抑制竞争模式,可以通过改变腔体结构使耦合系数尽量的减小。本文基于上述原因,对回旋管谐振腔结构的改变做了一些尝试。2.由于现存的三维电磁软件对毫米波亚毫米波谐振腔的仿真计算周期太长,不适合腔体结构的优化。因此本文利用多模自洽非线性理论,利用Matlab语言编制了谐振腔的冷腔和热腔计算模拟程序。利用现有的三维电磁软件计算结果和相关报道的谐振腔具体参数,对上述程序进行相关参数的验证。3.根据前面设计的腔体结构和相关的模拟计算程序。最终设计出了一支工作频率在170.08GHz,工作模式为TE28.8,工作电压为77kV,电流38A,磁场为6.708T,电子横纵速度比为1.6,引导中心半径为8,28mm的回旋管。整个设计过程中,进行了大量的线性分析（色散方程,耦合系数,起振电流）和非线性分析,通过不断优化电子注电压,电流,电子横纵速度比,磁场等相关参量,确定了一组合理的电参量。最终注波互作用达到45.2%,输出功率为1.32MW。
雷朝军[10]（2013）在《THz回旋管电子光学系统与渐变谐振腔注波互作用研究》文中研究指明太赫兹科学与技术在医疗、安检、信息技术和基础研究等领域独具优势，是当今科技领域的研究热点。太赫兹回旋管能产生高功率毫米波、亚毫米波电磁辐射，是最有前途的太赫兹波源之一。结合课题组项目，本论文通过研究回旋管的自洽非线性理论和设计太赫兹回旋管所面临的困难，针对发展太赫兹回旋管过程中的几个关键问题：有效抑制非工作模式，使其在高次谐波时实现高功率、高效率、单模太赫兹波辐射；双注双频回旋管中回旋双电子注在共磁场分布、共电极结构的条件下是否可实现严格同步；电子注参数零散对注波互作用的影响；电子光学系统优化设计；高频结构与竞争模式间的关系等进行了深入细致的研究，取得了一些创新性成果和有价值的结论。基于回旋管自洽非线性理论，优化设计出了一种能有效抑制寄生模式的光滑缓变谐振腔，使工作模式纯度提高约27dB；结合当前应用领域对某些热点频段高功率太赫兹电磁波的需求现状，将这种缓变结构的谐振腔应用于太赫兹回旋管设计；在电子注电压60kV，电流9A条件下，基于自洽非线性理论模拟计算可知，这种结构可以使0.4THz二次谐波回旋管的互作用效率接近30%，输出功率大于150kW。采用相同的设计方法和工作模式，在0.6THz频段，得到效率约21%，大于100kW的功率输出。此外，本论文在回旋管注波互作用理论、电子光学系统优化设计和相关模拟程序开发等方面也做了大量的研究工作。主要工作和贡献如下：1.基于耦合波理论，研究了渐变、柱形谐振腔的广义传输线方程；考虑当前用于回旋管谐振腔的结构特点，采用了一阶传输线方程组研究回旋管高频结构及注波互作用，使广义传输线理论在处理回旋管问题上更完美。2.依据多模自洽的非线性理论，提出了抑制耦合寄生模式的理论基础与实现方法。由于尺寸效应，太赫兹回旋管采用高阶TE模作为工作模式，这必然会带来强烈的模式竞争；抑制竞争模式就成为太赫兹回旋管的重点研究方向之一。本论文通过对耦合系数和一阶传输线方程组的分析研究，优化设计出了有效抑制竞争模式的光滑缓变回旋管谐振腔。3.对一阶传输线方程组数值处理后，编制了冷腔设计程序、多模自洽的非线性互作用模拟程序和基于PIC软件开发的电子光学系统设计代码。毫米波、亚毫米波回旋管的理论研究工作主要集中在相关理论模型的建立和借助计算机对其进行高效数值求解上；本论文编写了通用的基于无源传输线方程组的冷腔优化设计程序、基于自洽非线性理论和矩阵运算的高效注波互作用模拟程序和基于PIC软件开发的电子光学系统优化设计代码。4.建立电子注速度零散和引导中心零散模型，将其纳入编写的多模自洽互作用模拟程序，研究了两种零散对太赫兹回旋管注波互作用效率的影响。影响回旋管性能的因素很多，除提供互作用场所的高频结构外，电子注的质量也会对回旋管的性能造成较大影响。为了更接近于物理实际，本论文建立了电子注速度零散和引导中心零散模型，讨论了速度零散和引导中心零散对注波互作用的影响。5.为了确保理论推导的正确性和编写程序的可靠性，对设计编写的回旋管模拟程序进行了大量必要的验证工作。在编制好冷腔设计、热腔互作用模拟程序后，除了利用可靠性很高的专业仿真软件对其进行验证外，还通过查阅权威期刊文献中详实报道的冷腔参数和注波互作用参数，建立仿真模型，用自编程序与其进行模拟对比；并且在条件允许的前提下，直接通过优化设计和测试的实验方式验证编写程序的可靠性。6.根据课题组项目的需要，通过研究磁控注入式电子枪的相关理论，论证了回旋双电子注在同一磁场分布、同一电子光学结构下的同步问题；优化设计出了一支符合要求的w波段单阳极电子枪。7.借助编制的相关模拟程序，详尽研究了94GHz、0.4THz和0.6THz回旋振荡管的模式选择、高频结构、模式竞争和非线性互作用。
二、电子回旋脉塞中相位俘获的数值分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、电子回旋脉塞中相位俘获的数值分析（论文提纲范文）
（1）新型太赫兹准光模式变换器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 太赫兹波及太赫兹辐射源 |
| 1.2 太赫兹高功率回旋管简介及其发展现状 |
| 1.2.1 太赫兹高功率回旋管简介 |
| 1.2.2 太赫兹高功率回旋管的发展现状 |
| 1.3 准光模式变换器简介及其发展 |
| 1.3.1 准光模式变换器 |
| 1.3.2 准光模式变换器的发展 |
| 1.4 本论文的主要工作与章节安排 |
| 第二章 太赫兹准光模式变换器的理论研究 |
| 2.1 圆柱波导中微波的场方程 |
| 2.2 圆波导中场传播的几何光学模型 |
| 2.3 辐射场的数值分析方法 |
| 2.3.1 标量绕射理论 |
| 2.3.2 矢量绕射理论 |
| 2.3.3 辐射场的计算验证 |
| 2.4 高斯波束 |
| 2.4.1 高斯波束的基本特性 |
| 2.4.2 高斯波束的场分布 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 太赫兹开口波导辐射器的研究与设计 |
| 3.1 Vlasov型辐射器的研究与设计 |
| 3.1.1 Vlasov型辐射器 |
| 3.1.2 Vlasov型辐射器的数值计算 |
| 3.1.3 0.5THz-TE_(8,5)模式的Vlasov型辐射器的设计 |
| 3.2 Denisov型辐射器的研究与设计 |
| 3.2.1 Denisov型辐射器的工作原理 |
| 3.2.2 0.5THz-TE_(8,5)模式的Denisov型辐射器的设计 |
| 3.3 混合型辐射器的研究与设计 |
| 3.3.1 耦合波理论 |
| 3.3.2 相位校正算法 |
| 3.3.3 0.5THz-TE_(8,5)模式的混合型辐射器的设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 准光模式变换器传输镜面的研究与设计 |
| 4.1 规则传输镜面的研究 |
| 4.1.1 准椭圆镜面 |
| 4.1.2 抛物镜面 |
| 4.1.3 0.5THz-TE_(8,5)模式规则传输镜面的设计 |
| 4.2 相位校正镜的研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（2）高阶模式回旋管稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 回旋行波管背景 |
| 1.2 回旋行波管的研究进展 |
| 1.3 电子回旋脉塞理论 |
| 1.4 本文的主要内容和结构安排 |
| 第二章 多极异形波导高频分析 |
| 2.1 多极异形波导 |
| 2.2 起振电流和起振长度的计算 |
| 2.3 多极异形波导结构的PIC仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光子晶体波导高频电路 |
| 3.1 金属柱光子晶体带隙结构理论研究 |
| 3.2 光子晶体高频设计分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 共焦波导高频电路 |
| 4.1 共焦波导色散曲线的研究 |
| 4.2 共焦波导数值计算与仿真设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 下一步工作计划 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）高功率回旋管多模自洽非线性问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 回旋管与太赫兹技术 |
| 1.1.2 回旋管与热核聚变 |
| 1.2 电子回旋受激辐射 |
| 1.3 回旋管线性理论 |
| 1.3.1 起振电流 |
| 1.3.2 注-波耦合系数 |
| 1.4 高功率回旋管的发展 |
| 1.5 论文主要贡献 |
| 1.6 论文章节安排 |
| 第二章 时域多模自洽注波互作用非线性理论 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 高频腔体的传输线方程 |
| 2.3 电子运动方程 |
| 2.4 方程具体化 |
| 2.5 边界条件 |
| 2.6 方程的数值处理及后处理 |
| 2.6.1 数值处理 |
| 2.6.2 初始化 |
| 2.6.3 后处理 |
| 2.7 真实电子注的考虑 |
| 2.7.1 电子注质量 |
| 2.7.2 起振过程 |
| 2.8 互作用计算对比验证 |
| 2.9 本章小节 |
| 第三章 95 GHz400 kW级回旋管的设计与分析 |
| 3.1 模式选择 |
| 3.2 高频腔体设计与特性分析 |
| 3.2.1 高频腔体设计 |
| 3.2.2 高频腔体特性分析 |
| 3.3 起振电流的分析 |
| 3.4 多模注-波互作用分析 |
| 3.4.1 主模的注-波互作用分析 |
| 3.4.2 主要竞争模式的注-波互作用分析 |
| 3.5 回旋管的输出窗及电子枪设计 |
| 3.5.1 输出窗 |
| 3.5.2 电子枪 |
| 3.6 实验测试与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 140 GHz兆瓦级回旋管高频腔体的多物理场分析 |
| 4.1 回旋管高频腔体受热形变多物理场分析模型 |
| 4.2 有效电导率分析 |
| 4.3 140GHz MW级回旋管高频腔体的多物理分析 |
| 4.3.1 无形变高频腔体内的注-波互作用分析 |
| 4.3.2 高频腔体的热分析 |
| 4.3.3 高频腔体的结构分析 |
| 4.3.4 热形变对高频腔体冷腔和热腔的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 210-240-270 GHz多频兆瓦级回旋管非线性分析 |
| 5.1 输出窗片的初步研究 |
| 5.2 工作模式选择 |
| 5.3 高频腔体的设计与分析 |
| 5.3.1 高频腔体设计 |
| 5.3.2 高频特性分析 |
| 5.4 起振电流 |
| 5.5 随频率变化的电导率分析 |
| 5.6 电子注参量的初步分析 |
| 5.7 非线性分析 |
| 5.7.1 理想电子注情况下多模注-波互作用分析 |
| 5.7.2 非理想电子注下情况多模注-波互作用分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 全文总结与后续工作展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）激光磁共振加速及其辐射（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高能电子及其应用 |
| 1.2 高能电子源 |
| 1.3 短脉冲X射线源的应用 |
| 1.4 短脉冲X射线源 |
| 1.4.1 基于韧致辐射的短脉冲X射线源 |
| 1.4.2 同步辐射源(SRS) |
| 1.4.3 磁场-电子束相互作用的短脉冲X射线源 |
| 1.4.4 激光-电子束相互作用的短脉冲X射线源 |
| 1.4.5 激光-等离子体相互作用的短脉冲X射线源 |
| 1.4.6 激光磁共振X射线源 |
| 1.5 本研究的意义 |
| 1.6 本论文结构安排 |
| 第二章 粒子束辐射程序算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 物理量的无量纲化 |
| 2.3 光场的加载 |
| 2.4 电子的推动 |
| 2.4.1 电子运动方程 |
| 2.4.2 电子推动结果检验 |
| 2.5 辐射的计算 |
| 2.5.1 单电子辐射计算公式 |
| 2.5.2 单电子辐射计算结果检验 |
| 2.5.3 电子束辐射计算公式 |
| 2.5.4 电子束辐射计算结果检验 |
| 2.6 EBRC程序构架 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 激光磁共振加速 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 真空激光磁共振理论 |
| 3.2.1 共振电子的运动 |
| 3.2.2 非共振电子的运动 |
| 3.3 聚焦场和有限磁场下电子的运动 |
| 3.3.1 聚焦场的影响 |
| 3.3.2 外加磁场强度和尺寸的影响 |
| 3.3.3 电子能量的优化 |
| 3.4 电子束的加速 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 环形同步辐射 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 共振电子的辐射 |
| 4.3 电子束辐射 |
| 4.3.1 加速过程的辐射 |
| 4.3.2 完整辐射 |
| 4.3.3 相干性分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 非线性汤姆逊散射 |
| 附录B 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
（5）应用于增强核磁共振的太赫兹传输聚束系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 增强核磁共振的工作原理 |
| 1.3 增强核磁共振的国内外研究现状 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 波导传输段的理论与设计 |
| 2.1 高斯波束 |
| 2.2 波纹波导的传输理论 |
| 2.2.1 表面阻抗法分析波导内的场分布 |
| 2.2.2 特征方程和特征值 |
| 2.2.3 波导场分布表达式 |
| 2.3 波纹波导的损耗分析 |
| 2.4 波纹波导的参数设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 镜面聚束段的理论与设计 |
| 3.1 波束在自由空间的传播与反射 |
| 3.1.1 矢量绕射理论 |
| 3.1.2 反射镜上的场 |
| 3.1.3 Stratton-Chu公式离散化 |
| 3.2 波束的相位校正原理 |
| 3.2.1 ABCD法则 |
| 3.2.2 KSA算法 |
| 3.3 镜面传输段的光路设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 太赫兹传输聚束系统的设计与优化 |
| 4.1 数值模型的建立与优化 |
| 4.1.1 基本参数设定 |
| 4.1.2 模型构建 |
| 4.1.3 参数优化分析 |
| 4.1.4 数值计算结果 |
| 4.1.5 总结分析 |
| 4.2 仿真模型的建立与结果分析 |
| 4.2.1 建立模型 |
| 4.2.2 模拟结果 |
| 4.3 CAD模型的建立与模型的改进 |
| 4.3.1 建立模型 |
| 4.3.2 实际应用中的问题 |
| 4.3.3 模型的改进 |
| 4.3.4 改进模型的结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的与学位论文相关的研究成果 |
（6）0.34THz共焦波导回旋行波管注波互作用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.1.1 THz波的应用前景 |
| 1.1.2 太赫兹辐射源 |
| 1.1.3 回旋行波管 |
| 1.1.4 共焦波导 |
| 1.2 本论文的主要工作和创新点 |
| 第二章 共焦波导中电磁波的传输特性分析 |
| 2.1 标量衍射理论 |
| 2.2 共焦波导模式场分布计算 |
| 2.2.1 一维高斯光束 |
| 2.2.2 共焦波导中的高斯光束 |
| 2.3 共焦波导的模式损耗系数 |
| 2.4 输入耦合器的设计 |
| 2.5 本章总结 |
| 第三章 共焦波导回旋行波管注波互作用线性理论分析 |
| 3.1 电子回旋受激辐射的动力学理论 |
| 3.1.1 互作用场方程 |
| 3.1.2 动力学理论的基本方法 |
| 3.1.3 场的局部展开 |
| 3.1.4 动力学理论色散方程 |
| 3.2 共焦波导回旋行波管注波互作用的线性分析 |
| 3.2.1 电磁波能量的线性增长率 |
| 3.2.2 不稳定性分析 |
| 3.3 本章总结 |
| 第四章 共焦波导回旋行波管注波互作用非线性理论的推导 |
| 4.1 注波互作用自洽非线性微分方程组的推导 |
| 4.2 自洽非线性微分方程组的数值计算模型 |
| 4.3 本章总结 |
| 第五章 0.34THZ共焦波导回旋行波管的数值模拟分析 |
| 5.1 主要工作参数对注波互作用的影响 |
| 5.2 电子注电子分布和速度离散对互作用的影响 |
| 5.3 二次谐波注波互作用的分析 |
| 5.4 0.34 THZ共焦波导基波回旋行波管的初步设计 |
| 5.5 本章总结 |
| 第六章 全文总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（7）复杂介质球对矢量有形光束的散射及操控力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 矢量有形光束的电磁场描述和展开 |
| 1.2.2 矢量有形光束对粒子的散射特性 |
| 1.2.3 矢量有形光束对粒子的辐射力和扭矩 |
| 1.3 论文主要内容及框架 |
| 1.4 本论文的特色及创新之处 |
| 第二章 矢量有形光束场描述 |
| 引言 |
| 2.1 标量波动方程及傍轴近似条件 |
| 2.2 标量波动方程的傍轴近似通解 |
| 2.3 标量波动方程的傍轴近似特解 |
| 2.3.1 波动方程的基模解—高斯光束 |
| 2.3.2 波动方程的无衍射解—贝塞尔光束 |
| 2.3.3 波动方程高阶高斯模解—高阶厄米-高斯光束 |
| 2.3.4 波动方程高阶高斯模解—高阶拉盖尔-高斯涡旋光束 |
| 2.3.5 波动方程各个特殊解光束模之间关系 |
| 2.4 矢量有形光束的数学表述 |
| 2.5 矢量有形光束的特征量 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 球形粒子对矢量有形光束散射基本理论 |
| 引言 |
| 3.1 波动方程 |
| 3.1.1 球矢量波函数 |
| 3.1.2 球矢量波函数及其正交完备关系 |
| 3.1.3 球矢量波函数的旋转加法定理 |
| 3.2 介质的本构关系 |
| 3.3 手征介质球内场 |
| 3.3.1 手征介质内本征模 |
| 3.3.2 手征介质球内场的球矢量波函数展开 |
| 3.4 各向异性介质球内场 |
| 3.4.1 各向异性介质波动方程 |
| 3.4.2 各向异性介质球内场本征模展开 |
| 3.5 复源点理论 |
| 3.5.1 复源点空间拓展 |
| 3.5.2 球坐标系中的复源点方法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 手征及单轴各向异性介质球对贝塞尔光束的散射 |
| 引言 |
| 4.1 离轴零阶贝塞尔光束的展开 |
| 4.1.1 零阶轴棱锥贝塞尔光束的展开 |
| 4.1.2 零阶贝塞尔光束的球矢量波函数展开 |
| 4.1.3 标量波方法和矢量波方法得到的电场强度的对比 |
| 4.2 手征介质球对零阶贝塞尔光束散射 |
| 4.2.1 内场及散射场展开 |
| 4.2.2 散射场求解 |
| 4.2.3 手征介质球对零阶轴棱锥贝塞尔光束散射数值结果与讨论 |
| 4.2.4 手征介质球对零阶贝塞尔光束的散射数值结果 |
| 4.3 斜入射高阶贝塞尔涡旋光束展开 |
| 4.3.1 高阶贝塞尔涡旋光束的电磁场矢量描述 |
| 4.3.2 高阶贝塞尔涡旋光束的球矢量波函数展开 |
| 4.4 单轴各向异性介质球对斜入射高阶贝塞尔光束的散射 |
| 4.4.1 内场及散射场球矢量波函数展开 |
| 4.4.2 根据边界条件求解各向异性介质球散射场 |
| 4.4.3 数值计算结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 手征及各向异性介质球对任意方向入射高阶厄米-高斯光束的散射 |
| 引言 |
| 5.1 高阶厄米-高斯光束在任意坐标系的展开 |
| 5.1.1 离轴高阶厄米-高斯光束的复源点展开 |
| 5.1.2 离轴斜入射高阶厄米-高斯光束的球矢量波函数展开 |
| 5.2 介质球对高阶厄米-高斯光束的散射理论 |
| 5.2.1 各向异性介质球内场 |
| 5.2.2 手征介质球内场及散射场展开 |
| 5.2.3 散射系数求解 |
| 5.3 手征介质球散射数值结果计算与讨论 |
| 5.4 各向异性介质球散射数值结果计算与讨论 |
| 5.4.1 理论及代码的正确性验证 |
| 5.4.2 单轴各向异性球的内场本征模 |
| 5.4.3 光束模阶数及各向异性参数影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 手征介质球对高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的散射 |
| 引言 |
| 6.1 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束基本描述 |
| 6.2 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束在任意坐标系的展开 |
| 6.2.1 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的球矢量波函数展开 |
| 6.3 手征介质球对高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的散射 |
| 6.3.1 内场和散射场展开 |
| 6.3.2 内场和散射场展开系数求解 |
| 6.4 数值计算与讨论 |
| 6.4.1 展开系数的收敛性分析 |
| 6.4.2 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的强度和相位分布 |
| 6.4.3 内场本征模 |
| 6.4.4 远场散射强度分布 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束对单轴各向异性介质球的散射、辐射力和扭矩 |
| 引言 |
| 7.1 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的轨道角动量 |
| 7.1.1 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的轨道角动量定义和计算 |
| 7.1.2 数值计算与讨论 |
| 7.2 单轴各向异性球对高阶拉盖尔-高斯涡旋光束的散射 |
| 7.2.1 理论公式 |
| 7.2.2 数值计算结果讨论 |
| 7.3 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束对单轴各向异性球的辐射力 |
| 7.3.1 辐射力基本理论 |
| 7.3.2 数值计算结果讨论 |
| 7.4 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束对单轴各向异性球的扭矩 |
| 7.4.1 高阶拉盖尔-高斯涡旋光束辐射扭矩推导 |
| 7.4.2 拓扑荷、各向异性参数影响分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 不均匀偏振高阶贝塞尔涡旋光束对单轴各向异性球的散射、辐射力和扭矩 |
| 引言 |
| 8.1 不均匀偏振高阶贝塞尔涡旋光束的角谱展开 |
| 8.1.1 不均匀偏振高阶贝塞尔涡旋光束的角谱展开理论 |
| 8.1.2 不均匀偏振高阶贝塞尔涡旋光束展开系数求解 |
| 8.1.3 不均匀偏振高阶贝塞尔涡旋光束强度特征分布 |
| 8.2 单轴各向异性球对不均匀偏振高阶贝塞尔涡旋光束的散射 |
| 8.2.1 内场及散射场展开系数求解 |
| 8.2.2 散射强度数值结果讨论 |
| 8.3 不均匀偏振高阶贝塞尔涡旋光束对单轴各向异性球辐射力和扭矩 |
| 8.3.1 辐射力基本理论 |
| 8.3.2 辐射扭矩基本理论 |
| 8.3.3 偏振模式、拓扑荷和半圆锥角对辐射力的影响 |
| 8.3.4 偏振模式、拓扑荷和半圆锥角对辐射扭矩的影响 |
| 8.4 本章小结 |
| 第九章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）太赫兹回旋管准光模式变换器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 太赫兹信号的特点、发展及应用 |
| 1.1.1 太赫兹信号的特点 |
| 1.1.2 太赫兹信号的应用 |
| 1.1.3 国内外发展现状 |
| 1.1.4 太赫兹源 |
| 1.2 回旋管及准光模式变换器 |
| 1.3 本文的研究内容、方法、主要贡献与创新 |
| 1.3.1 本文的研究内容和方法 |
| 1.3.2 本文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 准光模式变换器的基本原理 |
| 2.1 几何光学理论 |
| 2.2 辐射器的类型 |
| 2.2.1 Vlasov辐射器 |
| 2.2.2 Denisov辐射器 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 数值分析方法 |
| 3.1 准光模式变换器中的矢量绕射积分法 |
| 3.2 Denisov辐射器中的耦合波理论 |
| 3.3 相位校正方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 0.1THZ准光模式变换器的设计 |
| 4.1 0.1THz TE_(6,2)模式Denisov辐射器的设计 |
| 4.2 辐射场 |
| 4.3 相位修正镜的设计及仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 0.42THZ回旋管准光模式变换器的设计 |
| 5.1 特殊过模波导准光特性 |
| 5.2 过渡波导 |
| 5.3 Denisov辐射器 |
| 5.4 反射镜的设计 |
| 5.5 仿真分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 准光模式变换器设计的新方法 |
| 6.1 新方法原理 |
| 6.2 新方法的应用 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 准光模式变换器的实验 |
| 7.1 0.1THz准光模式变换器的加工 |
| 7.2 实验装置及实物 |
| 7.3 实验结果 |
| 7.4 0.42THz太赫兹回旋管的实验 |
| 7.5 实验结果 |
| 7.5.1 脉冲输出功率的测量 |
| 7.5.2 工作频率的测量 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 全文总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）回旋振荡管高频结构的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 回旋管简介 |
| 1.2 电子回旋脉塞 |
| 1.3 本文的主要工作与安排 |
| 第二章 回旋管理论分析 |
| 2.1 回旋管的工作机理 |
| 2.2 电子运动方程 |
| 2.3 波导开放式谐振腔 |
| 2.3.1 无源多模自洽非线性传输线方程 |
| 2.3.2 有源多模自洽非线性传输线方程 |
| 2.4 边界条件 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 回旋管数值计算 |
| 3.1 自洽非线性理论数值计算 |
| 3.2 冷腔数值模拟 |
| 3.2.1 冷腔设计与验证 |
| 3.2.2 新型渐变段谐振腔分析 |
| 3.3 热腔数值模拟 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 170GHZ回旋管数值模拟研究 |
| 4.1 模式选择 |
| 4.2 回旋管互作用腔体设计 |
| 4.3 回旋管线性分析 |
| 4.3.1 色散方程 |
| 4.3.2 耦合系数计算 |
| 4.3.3 起振电流分析 |
| 4.4 注波互作用数值模拟计算 |
| 4.4.1 引导中心半径对互作用效率的影响 |
| 4.4.2 电子注电流对互作用效率的影响 |
| 4.4.3 电子注电压对互作用效率的影响 |
| 4.4.4 横纵速度比对互作用效率的影响 |
| 4.4.5 磁场对互作用效率的影响 |
| 4.4.6 最终优化方案 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的研究成果 |
（10）THz回旋管电子光学系统与渐变谐振腔注波互作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 太赫兹技术与回旋管 |
| 1.2 电子回旋脉塞 |
| 1.3 太赫兹回旋管的发展与现状 |
| 1.4 本论文的创新点与主要工作 |
| 1.5 本论文的组织安排 |
| 第二章 回旋管理论与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 线性理论 |
| 2.3 非线性理论 |
| 2.3.1 轨道理论 |
| 2.3.2 自洽的非线性理论 |
| 2.3.3 PIC（Partical In Cell）模拟 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 渐变结构回旋管自洽非线性理论 |
| 3.1 电子动力学方程 |
| 3.2 基于耦合波理论的传输线方程 |
| 3.3 边界条件 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 回旋管数值计算研究和验证 |
| 4.1 自洽非线性理论的数值化处理 |
| 4.1.1 初始条件 |
| 4.1.2 参量的演变方程 |
| 4.1.3 矢量波函数 |
| 4.1.4 方程组的归一化 |
| 4.2 冷腔设计与验证 |
| 4.2.1 冷腔仿真软件设计 |
| 4.2.2 冷腔仿真软件的验证 |
| 4.2.3 光滑缓变结构谐振腔设计研究 |
| 4.3 自洽非线性注波互作用数值求解与模拟验证 |
| 4.3.1 自洽非线性注波互作用数值求解 |
| 4.3.2 注波互作用模拟与 PIC 验证 |
| 4.4 数值模拟与实验验证 |
| 4.4.1 与文献实验数据验证 |
| 4.4.2 与实验数据对比 |
| 4.5 寄生模式与效率 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 太赫兹回旋管数值模拟研究 |
| 5.1 0.4THz 二次谐波回旋管研究 |
| 5.1.1 模式选择 |
| 5.1.2 高频结构设计 |
| 5.1.3 起振电流 |
| 5.1.4 工作参数优化 |
| 5.1.5 基波竞争模式稳态研究 |
| 5.1.6 二次谐波竞争模式稳态研究 |
| 5.1.7 参量观察 |
| 5.1.8 欧姆损耗 |
| 5.2 0.6THz 二次谐波回旋管研究 |
| 5.2.1 工作参数优化 |
| 5.2.2 参量观察 |
| 5.2.3 欧姆损耗 |
| 5.3 电子注零散 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 回旋管电子光学系统 |
| 6.1 相关理论 |
| 6.1.1 Busch 定理 |
| 6.1.2 绝热压缩 |
| 6.1.3 相关限制指标 |
| 6.1.4 缩尺法 |
| 6.2 设计软件 |
| 6.3 同步双电子注电子枪研究 |
| 6.4 工作频率为 94GHz 的回旋管电子枪设计 |
| 6.5 相关实验 |
| 6.6 本章小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
四、电子回旋脉塞中相位俘获的数值分析（论文参考文献）
- [1]新型太赫兹准光模式变换器的研究[D]. 陈强. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]高阶模式回旋管稳定性研究[D]. 赵歌歌. 电子科技大学, 2020(03)
- [3]高功率回旋管多模自洽非线性问题研究[D]. 刘巧. 电子科技大学, 2020(07)
- [4]激光磁共振加速及其辐射[D]. 张耀. 中国工程物理研究院, 2018(04)
- [5]应用于增强核磁共振的太赫兹传输聚束系统的研究[D]. 沈皓. 电子科技大学, 2018(09)
- [6]0.34THz共焦波导回旋行波管注波互作用的研究[D]. 孙威. 电子科技大学, 2018(09)
- [7]复杂介质球对矢量有形光束的散射及操控力研究[D]. 屈檀. 西安电子科技大学, 2016(12)
- [8]太赫兹回旋管准光模式变换器的研究[D]. 张天钟. 电子科技大学, 2016(07)
- [9]回旋振荡管高频结构的研究[D]. 刘飞. 电子科技大学, 2014(03)
- [10]THz回旋管电子光学系统与渐变谐振腔注波互作用研究[D]. 雷朝军. 电子科技大学, 2013(05)