[发明专利]一种双电子注太赫兹折叠式行-返波放大器

说明书

本发明公开一种双电子注太赫兹折叠式行‑返波放大器，应用于真空电子技术领域，本发明使用两束不同速度的圆形电子注与同一频率电磁波相互作用；两束电子注工作电压分别与前向空间谐波和反向空间谐波同步，行波放大的电磁波信号往前向传播之后作用到返波的振荡回路中作为返波的输入信号从而构成折叠式回路，而反馈回路中被放大的行波信号作用到行波又促进了行波的放大，因此在本发明的慢波电路中的电磁波既能参与到行波放大，同时又能参与返波的放大，形成一个天然的反馈通道，使得器件中的能量不断增加，直至注波互作用功率饱和。

技术领域

本发明属于真空电子技术领域，特别涉及一种放大器技术。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1THz-10THz内的电磁波，介于毫米波和红外光波之间，具有穿透能力强，光子能量低，宽频带、透射性强等特点。随着对太赫兹频谱资源的开发利用，太赫兹技术在药品分析检测、生物医学、国家安全等领域具有重要的应用价值和战略价值，世界各国也对太赫兹领域研究投入了极大的热情。

目前太赫兹源的主要产生方式主要是基于固态器件的半导体辐射源，基于光子学的导体辐射源以及基于真空电子学的太赫兹辐射源。其中真空电子器件以其带宽宽、工作稳定、能够获得瓦级的功率输出等优良特性，是目前发展较为迅速的太赫兹辐射源。在向太赫兹频段扩展时，随着频率的升高，慢波结构的尺寸缩小，由于尺寸的共渡效应，难以实现高精度的加工和装配、电子注通道减小带来的电流过小、磁聚焦系统难以聚束、耦合阻抗低，电路损耗大等问题，同时传统行波器件或返波器件都需要维持足够的互作用长度下才能实现功率放大，使得电子注聚焦以及器件加工的难度大大增加。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提出一种双电子注太赫兹折叠式行-返波放大器，利用工作于同一频点的行波和返波分别与不同电子注相互作用，从而构成反馈链路，削弱了工作在太赫兹波段慢波结构耦合阻抗低对放大器性能的影响，耗尽式的激励太赫兹波能量输出。

本发明采用的技术方案为：一种双电子注太赫兹折叠式行-返波放大器，包括慢波结构，所述慢波结构包含两个电子注通道，行波与返波工作于同一频点，第一电子注的电压与行波同步，第二电子注电压与返波同步；

行波与第一电子注相互作用,得到的沿第一电子注正向放大的行波作为返波的输入；所述返波与第二电子注相互作用，得到的沿第二电子注反向放大的返波作用到第一电子注中的行波，直至注波互作用功率饱和。

进一步地，所述第一电子注与第二电子注速度不相同。

进一步地，所述慢波结构采用折叠式回路。

本发明的有益效果：本发明的一种双电子注太赫兹折叠式行-返波放大器，使用两束不同速度的圆形电子注与同一频率电磁波相互作用；两束电子注工作电压分别与前向空间谐波和反向空间谐波同步，行波放大的电磁波信号往前向传播之后作用到返波的振荡回路中作为返波的输入信号从而构成折叠式回路，而反馈回路中被放大的行波信号作用到行波又促进了行波的放大，因此在本发明的慢波电路中的电磁波既能参与到行波放大，同时又能参与返波的放大，形成一个天然的反馈通道，使得器件中的能量不断增加，直至注波互作用功率饱和；本发明具有以下优点：

1、本发明的放大器利用工作于同一频点的行波和返波分别与不同电子注相互作用，从而构成反馈链路，具有天然的反馈通道，使得器件中的能量不断增加，直至注波互作用功率饱和；

2、本发明的放大器与传统的行波管和返波管相比，慢波电路为折叠式回路，大大缩短互作用的长度，同时有益于电路的集成，来实现太赫兹器件的小型化；

3、本发明耗尽式的激励太赫兹波能量，有效实现微波输出，从而解决了太赫兹慢波结构耦合阻抗低，电路损耗大等问题；

4、本发明的放大器通过建立的反馈回路能够有效的缩短传统行波和返波器件的互作用长度，从而降低了电子注的聚焦以及加工的难度；