太赫兹返波振荡器的PIC仿真

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ｒｅｆｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌｐｏｗｅｒｔａｋｅｔｉｍｅｔｏｒｅａｃｈｓｔａｂｌｅ．Ｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆａｔｔａｉｎｉｎｇｍａｘｉｍｕｍｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ
ｍａｇｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｗａｓｆｕｌｌｙｖｅｉｆｒｉｅｄｂｙｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅ—ｉｎ—ｃｅｌｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｄｉｒｔｆｉｎｇｒｅｇｉｏｎｄｏｅｓｎｏｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔｒｅｆｑｕｅｎｃｙ，ｂｕｔｈａｓｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒａｎｄｔｈｅｔｉｍｅｉｔｔａｋｅｓｔｏｒｅａｃｈｓｔａｂｌｅ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｎｇｏｆＴＨｚＢＷＯ．
摘要：研究太赫兹（ＴＨｚ）频点的返波振荡器（ＢＷＯ）设计问题。由于信号源被加载不同位置的漂移区对于矩形波导光栅式
返波振荡器输出信号的功率不同，同时频率以及输出信号功率达到稳定需要一定的时间。为了得到最大的输出功率，以及使输出功率达到稳定所需时间最少，运用单模近似的场匹配方法推导得到色散关系，依据牛顿迭代法原理用数值计算软件ＭＡＴＬＡＢ编制数值计算程序，计算了慢波结构的色散特性，用粒子仿真软件完成电子注和电磁波互作用的仿真。仿真结果表明，漂移区在慢波线的位置并不影响输出信号的频率，但是会影响输出功率，以及输出功率达到稳定所需要的时间。最后结果为太赫兹返波振荡器的设计提供了依据。关键词：色散曲线；太赫兹；返波振荡器；漂移区；慢波结构
中图分类号：ＴＮ９５５文献标识码：Ｂ
ＰＩＣＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｅｒａｈｅｒｔｚＢＷｏ
ＣＡＯＦｅｉ，ＬＩＵＷｅｎ—ｘｉｎ，ＷＡＮＧＹｏｎｇ，ＷＡＮＧＳｈｕ— ｊｉａｎ＇
第３０卷第１２期
文章编号：１００６— ９３４８（２０１３）１２—０１８２— ０５
２０１３年１２月
太赫兹返波振荡器的ＰＩＣ仿真
曹飞，刘文鑫，王勇，王书见，
（１．中国科学院大学，北京１０００４９；２．中科院电子所，北京１００１９０）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＴｈｅＢａｃｋｗａｒｄＷａｖｅＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ（ＢＷＯ）ｏｐｅｒａｔｉｎｇａｔＴｅｒａｈｅｒｔｚ（ＴＨｚ）ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｏｕｔ —
ＮｅｗｔｏｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｂａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢｔｏｃｏｍｐｕｔｅｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｕｒｖｅ．Ｕｓｉｎｇａｎａｎａｌｙｔｉｃａｌｅｌｅｃｔｒｏ —
（１．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ）
ａｎｄｍｉｎｉｍｕｍｔｉｍｅｔｏｒｅａｃｈｓｔａｂｌｅ，ｔｈｅｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｗａｓｕｓｅｄｔｏｄｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ
ｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｓｉｇｎａｌｓｏｕｒｃｅｂａｓｅｄｏｎｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｗａｖｅｕｉｇｄｅｇｒａｔｉｎｇＢＷＯｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｔｆｉｎｇｒｅｇｉｏｎ，ｔｈｅ