一种径向分离式介质加载波导制造技术

本发明专利技术提供了一种径向分离式介质加载波导，包括同轴设置的空心介质管和空心金属管，所述空心介质管位于所述空心金属管的内部，且所述空心金属管的内径大于所述空心介质管的外径，与传统的介质加载波导相比，本发明专利技术中的介质加载波导的基模的辐射频率基本不变，但是，辐射的群速度大幅度增加，辐射脉冲长度大幅缩短，脉冲功率大幅度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种径向分离式介质加载波导
本专利技术涉及太赫兹波
，更具体地说，涉及一种径向分离式介质加载波导。
技术介绍
太赫兹波是指频率在0.1～30THz之间的电磁波。由于太赫兹波在物理学、生命科学、材料科学、成像技术、通信技术以及国家安全等多个领域具有非常广阔的应用前景，因此，受到了国内外科学家的广泛关注。介质加载波导是用于产生太赫兹波的优良器件。介质加载波导根据不同的材料和尺寸存在一系列的本征模式，当电子束穿过波导结构时，相应频率的模式将被激发出来(即切伦科夫尾场辐射)。传统的介质加载波导由一根圆柱型的空心介质管以及镀在其外表面的一层金属膜层构成。虽然该介质加载波导具有结构简单紧凑以及电子束能量耦合效率高等优点，但是，该介质加载波导本征模式的群速度较小，导致辐射的脉冲长度较长、脉冲功率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种径向分离式介质加载波导，以解决传统的介质加载波导本征模式的群速度较小的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种径向分离式介质加载波导，包括同轴设置的空心介质管和空心金属管，所述空心介质管位于所述空心金属管的内部，且所述空心金属管的内径大于所述空心介质管的外径。优选地，所述空心介质管和所述空心金属管通过位于所述介质加载波导一端或两端的支撑结构固定。优选地，所述支撑结构包括多个螺钉，所述多个螺钉均匀分布在所述空心金属管的圆周上，且任一所述螺钉贯穿所述空心金属管并与所述空心介质管接触。优选地，所述空心介质管和所述空心金属管都为圆柱形。优选地，所述空心介质管的材料为熔融石英或三氧化二铝；所述空心金属管的材料为金、银或铜。优选地，所述空心金属管的内径与所述空心介质管的外径之差大于或等于0.25mm。优选地，所述空心介质管的内径为0.4mm，所述空心介质管的外径为0.5mm，所述空心金属管的内径大于或等于0.75mm。与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：本专利技术所提供的径向分离式介质加载波导，包括同轴设置的空心介质管和空心金属管，所述空心介质管位于所述空心金属管的内部，且所述空心金属管的内径大于所述空心介质管的外径，与传统的介质加载波导相比，本专利技术中的介质加载波导的基模的辐射频率基本不变，但是，辐射的群速度大幅度增加，辐射脉冲长度大幅缩短，脉冲功率大幅度提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的径向分离式介质加载波导的横向剖面结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的径向分离式介质加载波导的纵向剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的包括三个螺钉的支撑结构的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种径向分离式介质加载波导的基模辐射频率及相对群速度随空心金属管的内径大小的变化曲线图；图5为本专利技术实施例提供的另一种径向分离式介质加载波导的基模辐射频率及相对群速度随空心金属管的内径大小的变化曲线图；图6为本专利技术实施例提供的一种径向分离式介质加载波导的脉冲功率分布图；图7为本专利技术实施例提供的另一种径向分离式介质加载波导的脉冲功率分布图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，虽然传统的介质加载波导具有结构简单紧凑以及电子束能量耦合效率高等优点，但是，该介质加载波导本征模式的群速度较小，导致辐射的脉冲长度较长、脉冲功率较低。基于此，本专利技术提供了一种径向分离式介质加载波导，以克服现有技术存在的上述问题，包括同轴设置的空心介质管和空心金属管，所述空心介质管位于所述空心金属管的内部，且所述空心金属管的内径大于所述空心介质管的外径。本专利技术提供的径向分离式介质加载波导，包括同轴设置的空心介质管和空心金属管，所述空心介质管位于所述空心金属管的内部，且所述空心金属管的内径大于所述空心介质管的外径，与传统的介质加载波导相比，本专利技术中的介质加载波导的基模的辐射频率基本不变，但是，辐射的群速度大幅度增加，辐射脉冲长度大幅缩短，脉冲功率大幅度提高。以上是本专利技术的核心思想，为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种径向分离式介质加载波导，应用于产生太赫兹波。如图1和图2所示，该介质加载波导包括同轴设置的空心介质管1和空心金属管2，空心介质管1位于空心金属管2的内部，且空心金属管1的内径r3大于空心介质管2的外径r2。需要说明的是，空心介质管1和空心金属管2同轴设置是指二者的中心轴线(O线)重合。本实施例中，空心介质管1和空心金属管2都为圆柱形空心管。空心介质管1和空心金属管2的长度相等，空心介质管1和空心金属管2通过位于介质加载波导即空心金属管2一端或两端的支撑结构固定。可选地，如图3所示，该支撑结构包括多个螺钉3，多个螺钉3均匀分布在空心金属管2的圆周上，且任一螺钉3贯穿空心金属管2并与空心介质管1接触。当然，本专利技术并不仅限于此，在其他实施例中，螺钉3可以同时贯穿空心金属管2和空心介质管1。优选地，该支撑结构包括三个螺钉3，并且，任意两个相邻的螺钉3的夹角为60度。本实施例中，空心介质管1的材料为熔融石英或三氧化二铝；空心金属管2的材料为金、银或铜。当然，本专利技术并不仅限于此，在其他实施例中，空心介质管1和空心金属管2还可以采用其他材料。假设电子束为相对论电子束(β≈1)，电荷量为0.1nC，纵向分布为高斯型，脉冲长度即rms长度为0.1mm，圆柱形的空心介质管1的内径r1和外径r2分别为0.4mm0.5mm，长度为25mm，空心金属管2与空心介质管1同轴，且空心金属管2的长度与空心介质管1的长度相等一致。当空心介质管1的材料分别为熔融石英(相对介电常数为3.8)和三氧化二铝(相对介电常数为9.8)时，只改变空心金属管2的内径r3，通过理论计算可以得到当电子束通过本实施例中的介质介质波导结构时，其激发出的波导基模的辐射频率及相对群速度随空心金属管2的内径r3的变化情况，如图4和图5所示，图4为空心介质管1的材料为熔融石英时，径向分离式介质加载波导的基模辐射频率及相对群速度随空心金属管的内径大小的变化曲线图，图5为空心介质管1的材料为三氧化二铝时，径向分离式介质加载波导的基模辐射频率及相对群速度随空心金属管的内径大小的变化曲线图。可以看出，本实施例中的径向分离式介质加载波导结构与传统介质加载波导结构(r3＝r2)相比，基模的辐射频率基本不变，然而其辐射的群速度大幅度增加。对于不同的内径r3，两种材料的介质加载波导输出的脉冲功率分布图分别如图6和图7所示，图6为空心介质管1的材料为熔融石英时，径向分离式介质加载波导的脉冲功率分布图，图7为空心介质管1的材料为三氧化二铝时，径向分离式介质加载波导的脉冲功率分布图，可以看出利用径向分离式介质加载波导得到的辐射脉冲长度大幅缩短，脉冲功率大幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向分离式介质加载波导，其特征在于，包括同轴设置的空心介质管和空心金属管，所述空心介质管位于所述空心金属管的内部，且所述空心金属管的内径大于所述空心介质管的外径。

【技术特征摘要】
1.一种径向分离式介质加载波导，其特征在于，包括同轴设置的空心介质管和空心金属管，所述空心介质管位于所述空心金属管的内部，且所述空心金属管的内径大于所述空心介质管的外径。2.根据权利要求1所述的介质加载波导，其特征在于，所述空心介质管和所述空心金属管通过位于所述介质加载波导一端或两端的支撑结构固定。3.根据权利要求2所述的介质加载波导，其特征在于，所述支撑结构包括多个螺钉，所述多个螺钉均匀分布在所述空心金属管的圆周上，且任一所述螺钉贯穿所述空心金属管并与所述空心介质管接触。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟伟，何志刚，陆亚林，王琳，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34