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应用于动态核极化核磁共振的太赫兹回旋管
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作者 宋韬 王维 +1 位作者 刘頔威 刘盛纲 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期3-8,共6页
太赫兹波驱动的动态核极化核磁共振波谱技术能将信号灵敏度提高几个数量级,太赫兹回旋管可实现高功率输出,并有一定的频率调谐范围,符合核磁共振波谱系统对太赫兹辐射源的需求。介绍了应用于核磁共振波谱系统的频率可调太赫兹回旋管的发... 太赫兹波驱动的动态核极化核磁共振波谱技术能将信号灵敏度提高几个数量级,太赫兹回旋管可实现高功率输出,并有一定的频率调谐范围,符合核磁共振波谱系统对太赫兹辐射源的需求。介绍了应用于核磁共振波谱系统的频率可调太赫兹回旋管的发展,研究了多段式腔体结构以及频率可调太赫兹回旋管中工作电压和磁场与电子注质量的关系。在应用于动态核极化核磁共振的太赫兹频率可调回旋管工作时,多段式腔体结构明显优于传统三段式谐振腔。在设计太赫兹频率可调回旋管时,不仅要考虑改变工作电压或磁场导致的电子横纵速度比的变化,而且还要考虑改变工作电压或磁场导致的电子速度离散和引导中心半径离散的变化。 展开更多
关键词 太赫兹 频率连续可调回旋管 多段式腔体结构 电子注质量
0.42THz-TE17,4回旋管高效准光模式变换器 预览
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作者 王维 宋韬 +1 位作者 刘頔威 刘盛纲 《电子科技大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期840-846,共7页
针对0.42 THz-TE17,4模式回旋管研究了一种高效率准光模式变换器。该模式变换器由Densiov型辐射器、准椭圆镜和两个相位校正镜组成。采用了耦合波理论分析波导辐射器的工作机理,矢量绕射理论计算开口辐射器和反射镜面上的场分布,并运用... 针对0.42 THz-TE17,4模式回旋管研究了一种高效率准光模式变换器。该模式变换器由Densiov型辐射器、准椭圆镜和两个相位校正镜组成。采用了耦合波理论分析波导辐射器的工作机理,矢量绕射理论计算开口辐射器和反射镜面上的场分布,并运用KSA算法和相位解缠绕技术对相位校正镜面进行优化设计。通过编程计算得到的数值计算结果与软件模拟结果高度一致。结果表明从Denisov型辐射器辐出射的能量经过镜面系统聚焦校正之后,在输出窗处转化为标量和矢量高斯成分分别高于99.1%和97.3%的束斑,其能量转换效率高于97.4%。 展开更多
关键词 回旋管 相位校正镜 准光模式变换器 太赫兹
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一种基于不平坦基底结构的混合等离子体波导 预览
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作者 刘燕 钟任斌 +1 位作者 丁红 刘盛纲 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1-7,共7页
提出了一种工作于太赫兹波段的、基于半圆柱形"不平坦"InSb基底结构的混合等离子体波导.分析了半导体材料InSb的相对介电常量随工作频率的变化特性,重点研究了该混合波导以及两种不同形变结构的有效模场面积、传播长度、品质因数、能... 提出了一种工作于太赫兹波段的、基于半圆柱形"不平坦"InSb基底结构的混合等离子体波导.分析了半导体材料InSb的相对介电常量随工作频率的变化特性,重点研究了该混合波导以及两种不同形变结构的有效模场面积、传播长度、品质因数、能量分布等随波导工作频率、波导尺寸的变化情况.结果表明,本文提出的"不平坦"基底结构波导可以达到与传统结构几乎相同的传播长度,有效模场面积较传统结构减小了一个数量级以上,具有非常强的模场约束性,适合于太赫兹频段高密度集成电路中的应用. 展开更多
关键词 物理电子学 表面等离子体波 太赫兹 波导 传播长度 有效模场面积
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电子注激励石墨烯表面等离子体激元的研究 预览
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作者 龚森 胡旻 +4 位作者 钟任斌 陈晓行 张平 赵陶 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期71-76,共6页
对垂直与平行运动电子注激励石墨烯表面等离子体激元进行了详细分析与对比。理论分析与数值计算的结果表明,电子注垂直激励时,石墨烯表面等离子体激元包含丰富的频率分量,沿传播方向衰减,并伴随有度越辐射;平行激励时,其工作频率可通过... 对垂直与平行运动电子注激励石墨烯表面等离子体激元进行了详细分析与对比。理论分析与数值计算的结果表明,电子注垂直激励时,石墨烯表面等离子体激元包含丰富的频率分量,沿传播方向衰减,并伴随有度越辐射;平行激励时,其工作频率可通过调节电子注能量或石墨烯化学势进行调谐,且沿传播方向没有衰减,没有渡越辐射。优化电子注能量与石墨烯化学势等参数可使电子注激励的石墨烯表面等离子体激元具有最大功率。电流密度大于500 A/cm2的直流电子注可与石墨烯表面等离子体激元发生注波互作用,从而对其进行持续地激励并放大。 展开更多
关键词 电子注 石墨烯 表面等离子体激元 太赫兹 频率调谐
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双频工作同轴双电子注回旋管的理论与实验研究 预览
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作者 刘頔威 鄢扬 +2 位作者 喻胜 傅文杰 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期701-706,共6页
该文章研究双频工作同轴双电子注回旋管。数值计算和粒子模拟结果表明同轴双电子注回旋管可以同时工作在两个不同的频率,且由于两个电子注间的非线性耦合,高次回旋谐波所对应模式的功率显著增强。完成了双频工作的同轴双电子注回旋管的... 该文章研究双频工作同轴双电子注回旋管。数值计算和粒子模拟结果表明同轴双电子注回旋管可以同时工作在两个不同的频率,且由于两个电子注间的非线性耦合,高次回旋谐波所对应模式的功率显著增强。完成了双频工作的同轴双电子注回旋管的原理样管加工并进行了验证性实验,实验测得两个工作频率分别为0.11 THz和0.22 THz,输出功率20 k W,并提出了一种分离双频工作同轴双电子注回旋管中两个不同频率电磁波功率的方法。 展开更多
关键词 同轴双电子注回旋管 双频工作 准光模式变换器 太赫兹
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电子注激励微纳缝阵列耦合表面等离子体激元 预览
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作者 龚森 胡旻 +4 位作者 钟任斌 陈晓行 张平 赵陶 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期707-711,共5页
提出了一种电子注激励表面等离子体激元(SPPs)的新机制。平行运动电子注首先激励微纳缝阵列上的仿表面等离子体激元(MSPPs),以被激励的MSPPs为源耦合激励金属表面的相干可调的SPPs。数值计算与粒子模拟的结果表明该激励方式对于激励... 提出了一种电子注激励表面等离子体激元(SPPs)的新机制。平行运动电子注首先激励微纳缝阵列上的仿表面等离子体激元(MSPPs),以被激励的MSPPs为源耦合激励金属表面的相干可调的SPPs。数值计算与粒子模拟的结果表明该激励方式对于激励SPPs具有重大的优势。基于这种机制,SPPs能被距离金属表面任意远的电子注有效激励耦合。耦合激励的SPPs的衰减时间与被激励的MSPPs一致,其场幅值比同等条件下电子注直接激励的SPPs场幅值大两个数量级。因此,这种新的激励机制可能对SPPs的应用具有重大意义。 展开更多
关键词 耦合激励 电子注 微纳缝阵列 表面等离子体激元
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Coherent and tunable radiation with power enhancement from surface plasmon polaritons 被引量:1
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作者 龚森 钟任斌 +4 位作者 胡旻 陈晓行 张平 赵陶 刘盛纲 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第7期435-440,共6页
Surface plasmon polaritons excited by an electron beam can be transformed into coherent and tunable light radiation waves with power enhancement in the simple structure of a metal film with a dielectric medium loading... Surface plasmon polaritons excited by an electron beam can be transformed into coherent and tunable light radiation waves with power enhancement in the simple structure of a metal film with a dielectric medium loading. In this paper, the process of the radiation transformation of this radiation, and the dependencies of the radiation characteristics on the parameters of the structure and the electron beam are studied in detail. The radiation power enhancement is greatly influenced by the beam energy and the film thickness in the infrared to ultraviolet frequency region. Up to 122 times radiation power enhancement and 6.5% radiation frequency tuning band can be obtained by optimizing the beam energy and the parameters of the film. 展开更多
关键词 表面等离子体激元 辐射波 可调谐 相干 电子束激励 辐射功率 紫外波段 介质加载
迅猛发展的太赫兹科学技术——暨2013第38届国际红外毫米波-太赫兹会议报道 预览 被引量:1
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作者 张雅鑫 胡旻 +1 位作者 刘頔威 刘盛纲 《现代应用物理》 2014年第1期1-11,共11页
近年来,太赫兹科学技术的研究已成为国内外学术界最热门领域之一,发展十分迅猛,研究成果引起了广泛关注,在全世界范围掀起了太赫兹科学研究的热潮。国际红外毫米波-太赫兹会议是本领域内最权威、水平最高、历史最悠久的会议,体现该领域... 近年来,太赫兹科学技术的研究已成为国内外学术界最热门领域之一,发展十分迅猛,研究成果引起了广泛关注,在全世界范围掀起了太赫兹科学研究的热潮。国际红外毫米波-太赫兹会议是本领域内最权威、水平最高、历史最悠久的会议,体现该领域发展的最前沿方向。随着太赫兹科学技术的飞速发展,该会议不断向着太赫兹领域倾斜,2013年第38届国际红外毫米波-太赫兹会议重心已全面转向太赫兹领域,全方位展现了当今国际太赫兹科学技术研究进展。本次会议也引起了国际学术界高度重视,"Nature Photonics"在此次会议召开后1个月内即发表以太赫兹为主题的焦点期刊("Focus Issue"),对太赫兹领域研究进展进行报道。 展开更多
关键词 太赫兹 国际红外毫米波-太赫兹会议 发展 应用
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太赫兹生物医学应用的研究进展 预览 被引量:5
9
作者 周俊 刘盛纲 《现代应用物理》 2014年第2期85-97,共13页
由于太赫兹波的独特性质和优势,太赫兹技术已经在生物医学领域逐渐得到了重视和应用。调研综述了太赫兹技术在生物医学领域应用的最新进展,并对其未来的发展前景进行了展望。
关键词 太赫兹技术 太赫兹与生物相互作用 太赫兹光谱 医学成像 医疗仪器
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电子平行金属表面运动激励表面等离子体波研究 预览 被引量:1
10
作者 张平 张雅鑫 +1 位作者 周俊 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期234-238,共5页
从麦克斯韦方程组出发,结合边界条件,理论分析了电子平行金属表面运动所激励的表面等离子体波的色散关系等特性,分别讨论了匀逮电子在金属块和金属薄膜上方运动激励表面等离子体波的两种情况.并结合粒子模拟仿真,对理论分析进行了... 从麦克斯韦方程组出发,结合边界条件,理论分析了电子平行金属表面运动所激励的表面等离子体波的色散关系等特性,分别讨论了匀逮电子在金属块和金属薄膜上方运动激励表面等离子体波的两种情况.并结合粒子模拟仿真,对理论分析进行了验证。 展开更多
关键词 色散关系 电子激励 金属薄膜 表面等离子体波
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谐波回旋速调管的效率优化 预览 被引量:1
11
作者 傅文杰 鄢扬 刘盛纲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期 1131-1136,共6页
推导出了由两个无量纲量群聚系数与相位系数构成的非线性运动方程,并对其进行了数值计算分析。数值计算结果表明:通过优化设计参数,当谐波回旋速调管工作在放大区时,其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率分别可达到55... 推导出了由两个无量纲量群聚系数与相位系数构成的非线性运动方程,并对其进行了数值计算分析。数值计算结果表明:通过优化设计参数,当谐波回旋速调管工作在放大区时,其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率分别可达到55%,40%,30%,15%;当其工作在振荡区时,其基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波的纵向互作用效率最高分别可达到93.9%,88.2%,81.8%,62.7%。 展开更多
关键词 回旋速调管 谐波 效率优化 注波互作用
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基于场致发射阴极阵列的太赫兹源的物理机理研究 被引量:3
12
作者 刘维浩 张雅鑫 +2 位作者 胡旻 周俊 刘盛纲 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期 541-550,共10页
本文对一种基于场致发射阴极阵列(FEA)的太赫兹辐射源的物理机理进行了理论分析和粒子模拟验证.采用场匹配法分析了器件的高频场结构,确定π模作为器件的最优工作模式;利用线性理论分析了器件的注波互作用过程,揭示了高频场对FEA... 本文对一种基于场致发射阴极阵列(FEA)的太赫兹辐射源的物理机理进行了理论分析和粒子模拟验证.采用场匹配法分析了器件的高频场结构,确定π模作为器件的最优工作模式;利用线性理论分析了器件的注波互作用过程,揭示了高频场对FEA阴极发射电流的预调制作用以及电子在阴阳极间隙的渡越时间效应是器件起振的物理原因;分析得出了丌模起振条件;粒子模拟结果与理论分析具有较好的一致性. 展开更多
关键词 太赫兹源 FEA 预调制 渡越时间效应
太赫兹波导的研究进展 预览 被引量:6
13
作者 钟任斌 周俊 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期 247-252,共6页
太赫兹(THz)有丰富的科学内涵和独特的优越特性,在物理、化学、电子信息、生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、通讯雷达、国家安全与反恐等多个领域具有重要的应用前景。由于水汽对THz波的强烈吸收,适用于不同应用需求的TH... 太赫兹(THz)有丰富的科学内涵和独特的优越特性,在物理、化学、电子信息、生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、通讯雷达、国家安全与反恐等多个领域具有重要的应用前景。由于水汽对THz波的强烈吸收,适用于不同应用需求的THz波导成为急需。根据不同需求并考虑各种不同结构及材料波导特有的优势与缺陷,扬长避短选取合适的波导将有利于发挥THz科学技术在科学研究、生产、生活中的应用特色。该文对现有THz金属空腔波导、金属线波导、介质波导和其他THz波导的研究情况进行了综述,以期展现当前THz波导的研究情况,开拓研究思路。 展开更多
关键词 介质波导 金属波导 光子晶体波导 太赫兹 传输线
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渐变结构仿表面等离子体太赫兹传输线研究 预览 被引量:2
14
作者 钟任斌 周俊 +1 位作者 刘维浩 刘盛纲 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1735-1739,共5页
本文利用有限元方法对圆柱开槽仿表面等离子体太赫兹(Terahertz,THz)传输线进行了详细的数值模拟研究,提出了一种尺寸渐变的仿表面等离子体THz传输线结构,发现在金属线上沿轴向构造渐深渐宽槽有利于将场能量最大程度地限制在导体表面... 本文利用有限元方法对圆柱开槽仿表面等离子体太赫兹(Terahertz,THz)传输线进行了详细的数值模拟研究,提出了一种尺寸渐变的仿表面等离子体THz传输线结构,发现在金属线上沿轴向构造渐深渐宽槽有利于将场能量最大程度地限制在导体表面,且能够汇聚电磁波,使得传输线表面波在传输过程中得到增强.研究结果将利于THz传输、近场成像、光谱和传感等应用. 展开更多
关键词 太赫兹 仿表面等离子体 传输线 渐变结构
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基于负氢离子源的全三维PIC/MCC模拟算法研究 被引量:4
15
作者 杨超 刘大刚 +3 位作者 王小敏 刘腊群 王学琼 刘盛纲 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期 285-290,共6页
在分析负氢离子源中等离子体物理机理基础下,研究并优化粒子模拟算法,设计高效的粒子存储方法.研究并运用粒子碰撞蒙特卡罗方法,考虑等离子体势以及带电粒子间库仑碰撞,研制了全三维粒子模拟/蒙特卡罗算法(PIC/MCC).采用磁荷模型,运... 在分析负氢离子源中等离子体物理机理基础下,研究并优化粒子模拟算法,设计高效的粒子存储方法.研究并运用粒子碰撞蒙特卡罗方法,考虑等离子体势以及带电粒子间库仑碰撞,研制了全三维粒子模拟/蒙特卡罗算法(PIC/MCC).采用磁荷模型,运用时域有限差分方法计算多峰磁场,并结合国外负氢离子源JT-60U,考虑负氢离子源中主要反应,对全三维PIC/MCC模拟算法模拟验证. 展开更多
关键词 负氢离子源 粒子模拟 蒙特卡罗
偏心电子注激励周期加载波导角向非对称模衍射辐射 被引量:1
16
作者 刘维浩 张雅鑫 +2 位作者 周俊 龚森 刘盛纲 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第23期269-278,共10页
周期加载波导中匀速带电粒子的衍射辐射是产生较高频段可调谐太赫兹电磁辐射(频率高于1THz)的有效方法.对圆柱形周期加载波导中偏心电子注产生的衍射辐射现象,进行了严格的理论分析和粒子模拟验证.研究表明,偏心电子注在波导中除... 周期加载波导中匀速带电粒子的衍射辐射是产生较高频段可调谐太赫兹电磁辐射(频率高于1THz)的有效方法.对圆柱形周期加载波导中偏心电子注产生的衍射辐射现象,进行了严格的理论分析和粒子模拟验证.研究表明,偏心电子注在波导中除了激励起角向对称模(TMo波)以外,还将激励起角向模式为1(HE1波)和2(HE2波)的角向非对称模.并且电子注偏离轴线距离越大,激励的角向非对称模场强越强.每个模式的功率随电子注的激励位置呈变态贝塞尔函数平方关系变化,与电子注电流平方成正比.理论分析与计算机模拟的结果符合较好.研究结果将为发展该类可调谐太赫兹辐射源提供理论依据. 展开更多
关键词 太赫兹源 周期加载波导 衍射辐射 角向非对称模
Surface plasmon wave propagation along single metal wire
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作者 钟任斌 刘维浩 +1 位作者 周俊 刘盛纲 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第11期393-401,共9页
Recently,the single metal wire(SW) has become attractive for its potential applications in the terahertz and higher frequency range.However,as the most simple and typical surface plasmon polariton(SPP) transmission li... Recently,the single metal wire(SW) has become attractive for its potential applications in the terahertz and higher frequency range.However,as the most simple and typical surface plasmon polariton(SPP) transmission line,its study seems far from enough.Many important transmission behaviours have not been explained satisfactorily from the viewpoint of physics.In this paper,making use of the modified Drude model(MDM) based on the Sommerfeld theory,the transmission behaviours of SPPs along SW are systemically investigated theoretically.Some important physical phenomena such as the mode transformation,the lifetime of the radiative mode and the resonance frequency are revealed,and their mechanisms are explored.The results obtained in the paper will facilitate a general understanding of the features and the physical essence of the SPP transmission,not only for SW itself but also for other SPP transmission lines. 展开更多
关键词 表面等离子体 波传播 金属丝 Drude模型 表面等离激元 传输行为 SPP 频率范围
Enhancement of Smith-Purcell radiation with surface-plasmon excitation 被引量:1
18
作者 张平 张雅鑫 +3 位作者 周俊 刘维浩 钟任斌 刘盛纲 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第10期239-244,共6页
With the aid of a three-dimensional particle-in-cell code simulation,the enhancement of Smith-Purcell radiation with a surface-plasmon mode excited by a single electron bunch and by a premodulated electron beam is con... With the aid of a three-dimensional particle-in-cell code simulation,the enhancement of Smith-Purcell radiation with a surface-plasmon mode excited by a single electron bunch and by a premodulated electron beam is considered in the paper.In the simulation,the model is a grating covered by Ag film.The results demonstrate that when the surface-plasmon mode is excited by a single electron bunch,the maximum radiation occurs at an observation angle depending on the surface-plasmon frequency,and the radiation power can be enhanced more than ten times.And for pre-bunched electron beam excitation,when one of the harmonics of the bunching frequency is resonant with that of the surface-plasmon mode,the radiation power is twenty times more than that from a perfectly conducting grating excited by the same premodulated electron beam. 展开更多
关键词 表面等离子体 电子束激发 辐射增强 史密斯 辐射功率 三维粒子 体模 膜覆盖
一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器全三维粒子模拟研究 被引量:3
19
作者 杨超 刘大刚 +3 位作者 周俊 廖臣 彭凯 刘盛纲 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期194-199,共6页
提出了一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器,并进行了数值模拟研究.研究表明:这种径向三腔结构在束波转换面进行电场调制,能够大幅提高束波转换效率;同时,由阳极栅网和径向三腔结构构成的谐振装置能有效地抑制模式竞争;另外,由于采用了... 提出了一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器,并进行了数值模拟研究.研究表明:这种径向三腔结构在束波转换面进行电场调制,能够大幅提高束波转换效率;同时,由阳极栅网和径向三腔结构构成的谐振装置能有效地抑制模式竞争;另外,由于采用了同轴引出结构,在提高能量引出的同时还能有效吸收漂移管中被利用过的电子,因此这种新型虚阴极振荡器能够获得较高的输出功率.模拟的电子束电压为400kV,电流为50kA,主频为4.5GHz,峰值功率达到6GW,平均输出功率为3.1GW,束波转换效率达到15%. 展开更多
关键词 高功率微波 同轴虚阴极振荡器 粒子模拟 束波转换效率
二次谐波回旋管产生0.42THz辐射输出 被引量:1
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作者 傅文杰 鄢扬 +2 位作者 黎晓云 袁学松 刘盛纲 《科学通报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第28期 2380-2382,共3页
太赫兹辐射源在太赫兹科学技术中占有重要地位,回旋管是一种高功率太赫兹相干辐射源器件,具有广泛的应用前景.电子科技大学研制出一支0.42THz二次谐波回旋管,并进行了实验测试.实验结果表明在磁场强度8.1T时,该二次谐波回旋管... 太赫兹辐射源在太赫兹科学技术中占有重要地位,回旋管是一种高功率太赫兹相干辐射源器件,具有广泛的应用前景.电子科技大学研制出一支0.42THz二次谐波回旋管,并进行了实验测试.实验结果表明在磁场强度8.1T时,该二次谐波回旋管产生了0.423THz的辐射输出,脉冲宽度5us,功率约为4.4kW.这是目前我国真空电子学器件产生的最高频率的太赫兹辐射输出. 展开更多
关键词 太赫兹 回旋管 二次谐波
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