[发明专利]一种电磁波辐射系统及电磁波辐射方法

说明书

本申请公开了一种电磁波辐射系统及电磁波辐射方法，其中，所述电磁波辐射系统通过电子注发射设备向矩形光栅周期性地发射电子团，以使电子团周期性地掠过所述矩形光栅的第一表面，激励起所述矩形光栅上的表面波，所述电子团将被所述表面波调制，使得每个电子团内部产生若干小电子团，最终形成的电子团将在光栅上半空间产生相干Smith‑Purcell辐射。在产生的这些相干Smith‑Purcell辐射中，其辐射频率均与所述电子团的发射频率相关，因此可以通过调节所述电子团的发射频率，实现对产生的相干Smith‑Purcell辐射的辐射频率的控制，可以实现辐射频率覆盖0.6THz‑1.5THz范围的目的。另外，利用所述电磁波辐射系统可以一次性产生多个频率的Smith‑Purcell辐射，可以同时满足多个应用的需求。

技术领域

本申请涉及电磁技术领域，更具体地说，涉及一种电磁波辐射系统及电磁波辐射方法。

背景技术

波长在毫米或亚毫米级、频率在太赫兹波段的电磁波在生命科学、材料科学、高速通信以及国家安全等诸多领域具有广阔的应用前景，是当前国内外研究者普遍关注的热点研究课题。这个波段的电磁波辐射是发展太赫兹技术的基础。

基于带电粒子激励光栅产生的相干Smith-Purcell辐射效应的Smith-Purcell自由电子激光时有望发展成为工作在太赫兹频段的重要电磁辐射源。传统Smith-Purcell自由电子激光，由连续电子注和一段光栅激发，具体地：电子注在光栅结构表面与反向慢波的相互作用，使连续电子注发生群聚，形成一系列周期性排列的电子团，这些电子团在光栅表面产生相干Smith-Purcell辐射，辐射频率为电子团群聚频率的正整数倍，即谐波。辐射强度随频率倍数的提高而急剧下降，因此，传统的Smith-Purcell自由电子激光通常只能产生频率为群聚频率两倍(即二次谐波)的电磁辐射。辐射频率难以达到较高的太赫兹频段(比如辐射频率在0.5THz以上)。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种电磁波辐射系统及电磁波辐射方法，以实现产生太赫兹波段的Smith-Purcell辐射的目的。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种电磁波辐射系统，包括：矩形光栅和电子注发射设备，其中；

所述矩形光栅的第一表面具有周期性结构；

所述电子注发射设备用于每隔预设时间向所述矩形光栅发射与所述第一表面平行的电子团，以激励起所述矩形光栅上的表面波，所述电子团将被所述表面波调制，使得每个电子团内部产生若干小电子团，最终形成的电子团将在光栅上半空间产生相干Smith-Purcell辐射；

所述电子注发射设备发射的电子团的发射频率为所述预设时间的倒数。

可选的，所述电子注发射设备为光阴极电子枪。

可选的，所述光阴极电子枪包括：光阴极和激光发射设备；其中，

所述激光发射设备用于每个预设时间向所述光阴极发射激光脉冲，以使所述光阴极在所述激光脉冲的激励下产生所述电子团并从所述光阴极的发射面出射。

可选的，所述光阴极的发射面的横截面垂直于所述第一平面，且所述横截面的形状为矩形。

可选的，所述矩形由平行于第一方向的长边和平行于第二方向的短边构成；

所述第一方向垂直于所述第二方向，且所述第一方向与所述第一平面平行。

可选的，所述长边长度与短边长度的比值大于或等于10。

一种电磁波辐射方法，包括：

提供电磁波辐射系统，所述电磁波辐射系统为上述任一项所述的电磁波辐射系统；