[发明专利]一种用于太赫兹功率放大器的高频结构

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹真空电子器件领域，具体为一种用于太赫兹功率放大器的高频结构。

背景技术

由于THz波独特的性质及在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文，尤其是在卫星通讯和军用雷达、国防安检等领域具有重大的科学价值和广泛的应用前景，而受到越来越广泛的重视。然而直到目前为止，太赫兹技术的发展和应用仍很局限，其主要障碍就是其发射和接收装置至今仍然十分笨重而且昂贵。

根据THz辐射产生的机理，可以将其辐射源分为两大类：一类是利用电子学的方法，另一类是利用光学的方法。不过，其中大多数要么设备复杂、庞大、效率较低，要么难以室温下运转。如何有效的产生高功率、高能量、高效率，且能在室温下稳定运转、宽带可调的THz辐射源及功率放大器件，成为THz技术的研究热点。

真空电子器件在THz辐射源方面取得迅速的发展，特别是微加工技术和真空电子学结合形成的微型真空电子器件，利用微波管分布作用原理，使工作频率可以达到太赫兹领域。由片状电子束在开放式谐振腔内激发产生电磁场的绕辐射器件，可用作小型紧凑型太赫兹辐射源，但无法实现对输入信号的功率放大，且电子效率较低。

发明内容

本发明目的是提供一种用于太赫兹功率放大器的高频结构，以解决现有技术奥罗管无法实现功率放大及电子效率较低的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于太赫兹功率放大器的高频结构，其特征在于：包括有矩形金属波导、具有上、下反射面的准光学谐振腔、两段矩形金属光栅，两段矩形金属光栅之间连接有构成漂移区的金属平面结构，其中一段矩形金属光栅置于矩形金属波导中，另一段矩形金属光栅置于准光学谐振腔下反射面上。

所述的一种用于太赫兹功率放大器的高频结构，其特征在于：所述准光学谐振腔上反射面由球面镜构成，下反射面由柱面镜构成，球面镜、柱面镜镜面相对，置于准光学谐振腔中的矩形金属光栅嵌入柱面镜上，所述球面镜中心位置设置有矩形输出耦合孔。

所述的一种用于太赫兹功率放大器的高频结构，其特征在于：置于矩形金属波导中的矩形金属光栅嵌入矩形金属波导下表面内壁上。

所述的一种用于太赫兹功率放大器的高频结构，其特征在于：两段矩形金属光栅周期恒定。

本发明提供了一种用于太赫兹功率放大器的高频结构。高频结构中，由其中一段矩形金属光栅和矩形金属波导组成矩形加载波导，通过输入THz信号可以对片状电子束进行调制，调制过的电子束经过金属平面结构构成的漂移区后产生群聚；适当选取另一段矩形金属光栅和准光学谐振腔所组成的结构的尺寸，实现系统单模工作状态下大功率高频信号的输出。

本发明提供的高频结构与带状注电子光学系统相结合，构成了一种结构紧凑、便于设计、易加工和散热性能好的太赫兹功率放大器，同时提高了器件功率容量和电子效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为发明结构轴向全剖视图。

图3为置于矩形金属波导中的矩形金属光栅和矩形金属波导组成的加载波导色散曲线图。

图4为置于准光学谐振腔中的矩形金属光栅和准光学谐振腔组成的慢波结构色散曲线图。

具体实施方式

如图1、图2所示。一种用于太赫兹功率放大器的高频结构，包括有矩形金属波导3、具有上、下反射面的准光学谐振腔、两段周期恒定的矩形金属光栅1、2，两段矩形金属光栅1、2之间连接有构成漂移区的金属平面结构4，其中一段矩形金属光栅1置于矩形金属波导3中，另一段矩形金属光栅2置于准光学谐振腔下反射面上。

准光学谐振腔上反射面为由球面镜6构成，下反射面由柱面镜5构成，球面镜6、柱面镜5镜面相对，置于准光学谐振腔中的矩形金属光栅2嵌入柱面镜5上，球面镜6中心设置有矩形输出耦合孔7。置于矩形金属波导3中的矩形金属光栅1嵌入矩形金属波导3下表面内壁上。

本发明由两段矩形金属光栅、上下反射面分别为球面镜6和柱面镜5的准光学谐振腔、矩形金属波导3、设置在球面镜6中心的矩形输出耦合孔7组成。两段矩形金属光栅中，置于矩形金属波导3中的第一段矩形金属光栅1周期恒为d₁，置于准光学谐振腔中的第二段矩形金属光栅2周期恒为d₃，两段矩形金属光栅1、2中间通过金属平面结构4连接。