[发明专利]一种高功率毫米波输出窗测试及老炼装置及方法

权利要求书

1.一种高功率毫米波输出窗测试及老炼装置，其特征在于，包括高功率毫米波源、吸收负载、反射光栅、介质窗片以及反射镜M1与反射镜M2，所述反射光栅水平放置，高功率毫米波源设置在反射光栅上方，以斜45角准高斯波束入射到反射光栅；

反射光栅，用于将高功率毫米波源输出的一部分波束通过光栅的-1阶衍射波束方向传输，剩余部分经0阶衍射波束方向输出；

反射镜M1与反射镜M2，分别设置在反射光栅上方，用于将-1阶衍射波束方向的波束反射回反射光栅，通过调节两个反射镜位置将装置调整至谐振状态，与反射光栅一同构成毫米波准高斯波束的行波谐振环；

所述介质窗片为测试材料，测试时，垂直反射光栅平面并设置在反射光栅上方、反射镜M1与反射镜M2之间；

吸收负载，用于吸收经反射光栅分束输出的毫米波功率；

通过调整两个反射镜确定放入介质窗片前后的谐振状态，再通过谐振频率与行波谐振环的长度以及介质窗片的尺寸关系，计算得出介质窗片的介电常数；在高功率条件下对介质窗片进行筛选、老炼处理，将容易损坏或产生局部发光点且无法通过老炼改善的介质窗片剔除。

2.根据权利要求1所述的高功率毫米波输出窗测试及老炼装置，其特征在于，所述反射镜M1、反射镜M2与反射光栅形成行波谐振环的具体过程为：入射波束经反射光栅进行分束后的-1阶衍射波束方向的波束经反射镜M2反射至反射镜M1，再由反射镜M1反射至反射光栅；重新反射回反射光栅的波束一部分再次向-1阶衍射波束方向，即吸收负载方向输出，剩余部分经0阶衍射波束方向，即反射镜M2方向传输；反复循环形成行波谐振环。

3.根据权利要求2所述的高功率毫米波输出窗测试及老炼装置，其特征在于，所述反射镜M1与反射镜M2位置沿波束反射的法线方向进行移动。

4.根据权利要求1所述的高功率毫米波输出窗测试及老炼装置，其特征在于，采用三个或以上反射镜组成行波谐振环。

5.一种基于权利要求1-3任一项所述的高功率毫米波输出窗测试及老炼装置的测试及老炼方法，其特征在于，通过调整两个反射镜位置，确定放入介质窗片前后的谐振状态，再通过谐振频率与行波谐振环的长度以及介质窗片的尺寸关系，计算得出介质窗片的介电常数，完成介电常数的测试；利用行波谐振环的功率增益效果，在高功率条件下对介质窗片进行筛选、老炼处理，将容易损坏或产生局部发光点且无法通过老炼改善的介质窗片剔除。

6.根据权利要求5所述的高功率毫米波输出窗测试及老炼装置的测试及老炼方法，其特征在于，所述介质窗片的介电常数具体计算方法为：行波谐振环的谐振频率为一系列频率峰，满足：

L＝Nλ＝Nc/f (1)

式中，L为微波在行波谐振环中传播一圈所经过的距离，N为正整数，c为光速，f为频率，λ为波长；当微波频率与谐振频率一致时，将会产生行波谐振，上式的意义为，谐振状态下，行波谐振环长度L是微波波长c/f的整数倍；

微波在介质中传播时，波长会发生改变，满足：

式中，ε为介质介电常数；

在行波谐振放入介质材料时，通过调节反射镜位置调整行波谐振环长度，使其重新处于谐振状态，此时：

式中，L₁为调整后的行波谐振环长度，δ为介质材料厚度，用于输出窗的介质材料厚度约等于λ_ε/2的整数倍，N₁为正整数；

(1)、(3)式相减，可得：

式中，ΔL为行波谐振环长度变化量，根据反射镜位置调整量计算得出，ΔN为微波在行波谐振环中的周期变化数，通过控制ΔL调整ΔN为0或者±1，从而求解得出介电常数ε。