太赫兹行波管非对称降压收集极设计

欧 粤，刘文鑫，赵征远，杨龙龙，王韦龙，张兆传

1)中国科学院空天信息创新研究院高功率微波源与技术重点实验室，北京 100049；2)中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049

太赫兹(terahertz, THz, 1 THz=1×1012Hz)波指频率在0.3～10.0 THz的电磁波，其波谱介于毫米波和红外光之间[1-3]，在高数据率通信、高分辨率成像、医学诊断和材料研究等领域的研究工作中有重要意义．太赫兹技术发展的基础是研制高功率、低成本且在室温下稳定的辐射源，其中基于真空电子学的太赫兹源器件，如行波管，因在太赫兹频段具有宽频带和大功率的特点，被广泛使用[4-7]．

多级降压收集极是行波管中回收废电子注的重要部件，慢波结构互作用结束后的电子注仍具有很高的能量，因此，为提升整管工作效率，需对降压收集极进行细致全面的设计．祝方芳[8]通过研究注波互作用结束后的废电子能量特性，有效缩小了降压收集极每级电压设置范围，加快了设计流程；刘宇荣等[9]通过详尽分析行波管输出端电子轨迹，合理优化了两级降压收集极结构；为直观地说明降压收集极热特性，XU等[10]采用有限元方法获取了温度分布，并比较了不同参数对其热分布的影响．现有的大部分研究都是基于轴对称结构下的收集级模型，并未对结构本身提出新的思路，因此性能提升有限．本研究通过对轴对称收集级结构进行分析研究，提出一种新型非轴对称降压收集级结构．仿真结果显示，该结构能有效提升收集……