[发明专利]级联高频结构的双电子注太赫兹波辐射源

权利要求书

1.一种级联高频结构的双电子注太赫兹波辐射源，其特征在于，包括：

双电子注电子枪，包括：第一阴极和第二阴极，其中，该第一阴极用于发射出低压电子注；该第二阴极用于发射高压电子注，该低压电子注和高压电子注的传播方向相互平行；

返波电子注收集极，设置于所述双电子注电子枪的第一阴极的正对位置，所述第一阴极和所述返波电子注收集极之间形成返波段注-波互作用区。

行波电子注收集极，设置于所述双电子注电子枪的第二阴极的正对位置，所述第二阴极和所述行波电子注收集极之间形成行波段注-波互作用区；

磁场产生部件，设置于返波段注-波互作用区和行波段注-波互作用区的两侧，用于产生垂直于所述低压电子注和高压电子注传输方向的磁场；

返波-行波级联部件，包括：

返波高频结构，设置于所述返波段注-波互作用区；

行波高频结构，设置于所述行波段注-波互作用区，其波入口通过级联结构连接至所述返波高频结构的出口；

其中，所述第一阴极发射的低压电子注与所述返波高频结构相互作用产生太赫兹波，经过返波段高频结构作用后的低压电子注由返波电子注收集极收集，所述太赫兹波通过级联结构入射行波高频结构；所述第二阴极产生的高压电子注，在所述行波高频结构的作用下，对所述太赫兹波进行功率放大和频率展宽，经过行波高频结构作用后的高压电子注由行波电子注收集极收集，功率放大及频率展宽后的太赫兹波由行波高频结构的波出口输出。

2.根据权利要求1所述的级联高频结构的双电子注太赫兹波辐射源，其特征在于，所述连接行波高频结构和返波高频结构的级联结构为：直接连接结构、渐变状结构或阶梯状结构。

3.根据权利要求1所述的级联高频结构的双电子注太赫兹波辐射源，其特征在于，所述返波高频结构包括：预群聚段、偏移段和互作用段，其中：

所述预群聚段，用于与低压电子注相互作用产生预群聚电子束团；

所述漂移段，用来抑制太赫兹波信号杂谱和提高群聚电子束团的性能；

互作用段，用于与预群聚电子束团相互作用产生太赫兹波。

4.根据权利要求3所述的级联高频结构的双电子注太赫兹辐射源，其特征在于：

所述偏移段为直波导；

所述预群聚段和太赫兹波产生段为以下周期性结构中的其中一种：折叠波导、双光栅波导和螺旋线波导。

5.根据权利要求1所述的级联高频结构的双电子注太赫兹波辐射源，其特征在于，所述行波高频结构包括：群聚段、直波导段和互作用段，其中：

所述群聚段，用于将在级联结构输入太赫兹波的作用下，对从第二阴极产生的高压电子注进行群聚；

所述直波导段，用于抑制返波高频结构中产生的振荡，提高产生的THz信号频谱；

互作用段，用于群聚电子束团与返波高频结构相互作用，产生的太赫兹波信号通过返波-行波级联结构传输到行波高频结构中。

6.根据权利要求5所述的级联高频结构的双电子注太赫兹辐射源，其特征在于，所述群聚段和互作用段为以下周期性结构中的其中一种：折叠波导、双光栅波导和螺旋线波导。

7.根据权利要求5所述的级联高频结构的双电子注太赫兹辐射源，其特征在于，所述返波高频结构采取以下方式其中之一输出：均匀输出、渐变结构输出或者天线输出。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的级联高频结构的双电子注太赫兹波辐射源，其特征在于，所述双电子注电子枪中第一阴极和第二阴极的阴极形状为以下形状中的任意一种：圆形、椭圆形、带状注和纳米阵列。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的级联高频结构的双电子注太赫兹波辐射源，其特征在于，所述磁场产生部件为以下形式的一种：永磁体、周期性永磁聚焦系统、电磁聚焦系统和静电聚焦系统。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的级联高频结构的双电子注太赫兹波辐射源，其特征在于，所述低压电子注的工作电压介于10kV-15kV之间；所述高压电子注的工作电压介于16kV-25kV之间。