[发明专利]一种基于F-P腔加载的人工表面等离激元辐射器及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于F‑P腔加载的人工表面等离激元辐射器及控制方法。本发明采用金属光栅和法布里‑珀罗F‑P腔，电子束在二者之间的空隙中穿过，在金属光栅的表面激发出SSP，通过SSP与自由电子束注‑波互作用实现SSP的放大，功率流到达F‑P腔的一个反射镜时，部分功率流会被反射回到F‑P腔中，继续注‑波互作用，剩余部分功率流从F‑P腔与金属光栅的空隙输出，通过再生放大机制，实现人工表面等离激元辐射器；在本发明中，F‑P腔有效地延长了互作用距离，能够在较短的互作用电路上获得较高的互作用效率，特别是电子束电流较弱的片上太赫兹源系统；本发明简单有效，不仅仅能够用于太赫兹器件中，也能够用于其他的基于自由电子束的真空电子器件中。

技术领域

本发明涉及真空电子学领域，具体涉及一种基于F-P腔加载的人工表面等离激元辐射器及控制方法。

背景技术

基于自由电子束与周期结构表面的人工表面等离激元(Spoof surface plasmon，SSP)产生太赫兹辐射源是最近几年来一直研究的热点之一。但是这种机制的互作用效率较低，如何提供互作用效率也是近些年的研究热点。目前，提高自由电子束与SSP互作用效率的方法大致方法分为以下几类：一、群聚电子束，相比连续电子束而言，群聚电子束与SSP更易获得高效的互作用，这种机制也被称为超辐射。二、增加电子束通道的电场强度。互作用效率与互作用区的电场强度成正比。因此通过改变结构，如双栅等结构可以将增加电子束通道区域的电场而提高注-波互作用效率；三、增加电子束的电流密度，互作用效率与电子束电流的平方成正比，提高电流密度可以获得高效的互作用；四、延长互作用电路长度，电子束与SSP的互作用距离越长，能量交换就越多，互作用效率就越高。此外还存在一些其他的办法，如多注电子束互作用等结构也可以增加互作用效率。但这些方式在实际应用过程中也面临许多问题。一、由于质量良好的群聚电子束在实际过程中很难获得，超辐射难以实现。二、现阶段许多增加互作用场强的结构比较复杂，受实际加工工艺与装配技术的影响，在实验中实现比较困难。三、受阴极工艺的限制，大电流密度的电子枪难以获得。四、延长互作用电路长度意味着需要电子束在长距离传输过程中保持良好的聚焦特性，这在实际实验过程中难以实现。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于F-P腔加载的人工表面等离激元辐射器及控制方法，通过SSP与自由电子束注-波互作用实现SSP的放大，F-P腔将电子束与SSP的互作用距离有效延长，极大的提高了互作用效率。

本发明的一个目的在于提出一种基于F-P腔加载的人工表面等离激元辐射器。