同轴波导FEL放大器的非线性分析

以同轴波导、同轴混合磁铁摇摆器为模型,导出了自洽的注波三维非线性方程组,在考虑了电子初始速度零散效应、空间电荷波效应的影响及电子注在互作用区入口处的绝热压缩过程的基础上,编制了相应的计算软件。同时,通过数值分析的方法研究了自由电子激光器的饱和效率、频带宽度等高频特性和变参数摇摆器结构对延缓饱和、提高效率的作用。     

第一、二类复宗量贝塞尔函数的数值计算方法

利用贝塞尔函数的加法公式，巧妙地处理了复宗量贝塞尔函数，把复宗量贝塞尔函数转化成实宗量贝塞尔函数，从而可以利用一般的程序进行数值计算。     

同轴波导自由电子激光放大器的粒子模拟

采用PIC模拟方法对同轴混合铁磁摇摆器自由电子激光器进行了研究,分析了等离子体填充对其性能的影响。粒子模拟结果表明,这种同轴摇摆器结构FEL在工作电压较低(205 kV)的情况下仍可以得到较好的放大输出,效率达到27.3%,饱和功率达到兆瓦级;等离子体填充对器件的性能有一定的影响,改善了束流传输特性。     

混合并行技术在FDTD计算中的应用研究

为提高网络环境下细粒度并行FDTD计算的性能,引入局域网两层并行能力的概念,发展了一种高性能的混合并行FDTD算法。在该算法中,通过利用MPI与OpenMP多线程技术,在传统域分解FDTD算法基础上,实现了数据与任务的两层并行化。作为算法实现的应用,对一种常见的车载隐藏式印刷天线进行了模拟研究。计算在不同数量的PC机上执行,并与传统的网络并行FDTD算法进行了比较。数值结果表明,当域分解粒度较小时,该混合并行方法能够有效地提高局域网并行FDTD的算法性能。     

Ka波段绕射辐射振荡器的辐射功率测量

给出了Ka波段相对论绕射辐射振荡器(RDG)的辐射功率测量方法和实验结果。器件采用带反射器两段式过模慢波结构,由于器件的过模结构特点,实验选择用空间积分方法测试辐射功率。在准确标定测量系统的基础上进行了热测实验,得到了辐射模式图和辐射总功率。测试结果表明:微波辐射功率超过300MW,信号脉宽大于10ns,辐射频率介于34～38GHz之间,辐射模式为TM0n模。     

双波段高功率微波源的实验研究

简述了双波段高功率微波源的基本工作原理，详细介绍了整个实验系统并给出实验结果。实验中成功地引出了两束同步的相对论电子注，并且在３ｃｍ相对论返波管及８ｍｍ相对论奥罗管中均得到ＭＷ级的峰值功率。     

具有反射器的绕射辐射振荡器的模拟研究

分析了具有反射器的8mm波段相对论绕射辐射振荡器,其高频系统为周期盘荷慢波结构,并且在电子注的输入端加有圆柱形同轴反射器。利用HFSS软件计算S11参数来确定反射器的结构尺寸。对该结构进行了PIC模拟,分析了该结构中注波互作用的非线性过程和反射器对该器件性能的影响。研究发现存在一个最佳反射器的位置,使注波互作用的效率高、频谱好。     

BWO慢波结构几何参数的研究

推导出了相对论返波管（ＢＷＯ）的色散方程，通过数值计算的方法，分析了慢波结构的几何参数（波纹深度和波纹周期长度）对相对论返波管的电子调谐性能、频带宽度及增长率等参量的影响。