《高功率太赫茲電子迴旋脈塞研究》是依託電子科技大學,由劉盛綱擔任醒目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：高功率太赫茲電子迴旋脈塞研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：劉盛綱
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電子迴旋脈塞是一種重要的高功率高效率太赫茲輻射源，在雷達、無線通訊及受控熱核聚變等方面具有廣闊的套用。目前制約太赫茲電子迴旋脈塞頻率提高的主要瓶頸是強磁場，因此採用高次諧波工作降低所需磁場強度是太赫茲電子迴旋脈塞的重要發展方向。本項目提出基於三次諧波與雙電子注電子迴旋脈塞發展高功率高效率太赫茲輻射源的兩種途徑。通過建立雙電子注及高次諧波高階模式電子迴旋脈塞的注波互作用理論，研究迴旋電子束在高頻諧振系統中的注波互作用特性與規律，掌握模式選擇與抑制技術，探索電子迴旋脈塞實現高功率高效率高次諧波的太赫茲輻射的物理機制、方法與關鍵技術。在此基礎上，開展高功率太赫茲電子迴旋脈塞輻射源的原理性實驗，實現頻率大於0.5THz、功率大於1kW、效率大於1%的太赫茲輻射輸出。本項目的研究成果將推動太赫茲輻射源的物理研究和技術發展，為套用系統的發展提供技術支撐。
結題摘要
大功率太赫茲輻射源在遠程雷達、通信、材料、生物醫學套用、拒止武器等方面具有極其重要的套用價值和前景，是目前太赫茲科學技術發展的重要方向。發展大功率太赫茲輻射源對我國現代科學技術、國民經濟和國防建設等方面具有重大的戰略意義。隨著近年科技水平的提升，基於傳統器件的太赫茲輻射源在工作頻率、輸出功率、轉化效率和工作溫度等性能上取得了長足的進步，但在頻率覆蓋範圍、輸出功率強度或易用性上仍與廣泛的太赫茲套用要求存在一定的差距。 課題組在國際上首次提出了雙電子注迴旋管的概念，完成了理論分析和原理性驗證，實現了0.11/0.22THz、20kW的雙頻工作雙電子注太赫茲迴旋管。成功研製出國內首支重複頻率100Hz， 頻率0.42THz，輸出功率20kW的二次諧波迴旋管。該成果已被德國每年公布的《電子迴旋脈塞與自由電子雷射研究進展報告》收錄，綜合技術指標達到國際先進水平。 提出利用平行運動電子注掠過金屬薄膜表面，激發薄膜中表面激元並利用介質基底將其轉化為切倫科夫輻射，從而產生相干增強的光波輻射。這一成果發表在Physical Review Letters上，並被Nature Physics評價為“揭示了一種全新的切倫科夫輻射現象，這是一個十分令人驚喜的成果，這種物理現象對於發展輻射源、探測器十分重要”。在國際上首先對電子注激勵石墨烯表面電漿激元進行了詳細研究，結果表明平行運動電子注能激勵起相干可調的、在傳播方向不衰減的表面電漿激元，這種輻射可以產生1-30THz的太赫茲波。 本項目實施過程中，在PRL, APL, OE, IEEE EDL, IEEE T ED/PS, POP等國內外期刊和本領域重要的國際會議(IRMMW-THz, UCMMT等)上發表論文61篇，其中在期刊(如PRL, APL, IEEE Trans.等)上發表論文39篇，在國際主流會議 (IRMMW-THz等)上發表論文22篇。美國授權發明專利1項，申請中國專利12項, 授權3項。培養博士研究生10名、碩士研究生30名，項目組通過參與相關領域主流國際會議、邀請國外專家訪問等方式，與國外同行進行了深入的學術交流與合作。
