强激光与粒子束

作者：曾繁博, 张建德, 贺军涛, 令钧溥,

关键词：功率容量, TM₀₃模式, V波段, 渡越时间振荡器, 低表面场强,

随着高功率微波源频率的提升，腔体尺寸会随着电磁波波长的缩短而减小，从而导致器件功率容量不足，增大了射频击穿、脉冲缩短的风险。为了提升高频器件的功率容量，提出了一种基于TM03模式的低表面场强V波段同轴渡越时间振荡器，通过引入TM03模式的方式在极高频下拓宽腔体的横向尺寸，从而降低表面场强，提升功率容量。为了激励TM03模式并使之成为器件主要工作模式，计算了束波互作用结构的色散曲线及耦合阻抗，通过腔体设计使TM03模式的相速度与电子速度同步并发生换能，从而获得较低的群速度以及较高的耦合阻抗，最终成功在慢波结构中建立起了TM03模式电磁场。随后的粒子模拟仿真表明，在二极管电压400 kV、电流5 kA的条件下，输出微波功率达440 MW，频率为62.25 GHz，转换效率为22%，最大表面场强为1.6 MV/cm。

来源：2024年第9期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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