FEL太赫茲源低損耗光腔與傳輸系統研究.pdf

1、基于自由電子激光技術的太赫茲源，具有輸出功率高、波長大范圍內連續(xù)可調、光束品質好等優(yōu)點，是實現可調諧、高功率太赫茲源的最佳途徑之一。光學諧振腔是自由電子激光裝置中的重要組成部分，為實現太赫茲波在光學諧振腔內的振蕩放大，最終達到高功率的飽和輸出，必須使得光學諧振腔內的單程增益大于光學諧振腔內的損耗，因此設計低損耗的光學諧振腔是獲得太赫茲高功率輸出的關鍵。
　　針對太赫茲波段的特點，為了提高增益、減小損耗，在傳統開放式光學諧振腔基礎上

2、全程加入了波導約束結構。論文重點研究了波導約束結構下光學諧振腔內存在的傳播模式、波導內的傳輸損耗以及波導與自由空間的耦合損耗問題；同時針對太赫茲波在大氣環(huán)境中傳播時衰減嚴重的問題，分析設計了低損耗的高功率太赫茲光束傳輸系統。
　　首先，論文針對實際項目中所設計的波導約束光學諧振腔結構，分別詳細計算分析了波導的歐姆損耗和漸變波導部分的反射損耗，并結合HFSS仿真軟件進行對比驗證，結果表明所設計的波導約束結構在太赫茲波段的波導傳輸損耗

3、可以近似忽略。
　　然后，論文采用模式分解法分析了波導端口與反射鏡之間的耦合損耗問題，研究了最小耦合損耗與最佳反射鏡曲率半徑之間的關系，并結合實際空間尺寸的限制設計了一個在50μm-100μm范圍內耦合損耗都足夠小的反射鏡。通過對波導約束下光學諧振腔結構的耦合損耗的相關計算與分析，使得光學諧振腔的損耗符合低損耗要求，同時為設計影響增益的電子束、波蕩器等參數提供了參考依據。
　　最后，論文針對所產生的太赫茲波需要遠距離、低損耗