[发明专利]一种实现圆柱光栅相干史密斯-帕塞尔辐射增强的方法

权利要求书

1.一种实现圆柱光栅相干史密斯-帕塞尔辐射增强的方法，其特征在于，该方法基于包括阴极(1)、圆柱金属光栅(2)、收集极(3)构成的结构；所述阴极(1)与收集极(3)相对放置于同一水平面，圆柱金属光栅(2)放置于阴极(1)与收集极(3)之间，高度低于阴极(1)；

所述阴极(1)产生环形周期电子团串(4)，环形周期电子团串(4)从圆柱金属光栅(2)上方掠过，最终进入收集极(3)；所述圆柱金属光栅(2)产生谐振频率与环形周期电子团串(4)重复频率一致的准连续域束缚态，实现相干史密斯-帕塞尔超辐射的增强。

2.根据权利要求1所述的实现圆柱光栅相干史密斯-帕塞尔辐射增强的方法，其特征在于，所述圆柱金属光栅(2)由环形周期电子团串(4)驱动，通过超辐射效应产生相干的史密斯-帕塞尔辐射。

3.根据权利要求1所述的实现圆柱光栅相干史密斯-帕塞尔辐射增强的方法，其特征在于，所述相干史密斯-帕塞尔超辐射的增强，是利用阴极(1)生成环形周期电子团串(4)，使其通过圆柱金属光栅(2)的表面，产生相干的史密斯-帕塞尔超辐射；利用圆柱金属光栅(2)产生准连续域束缚态、连续域束缚态，其中准连续域束缚态连续域束缚态谐振频率与周期电子团串频率一致，最终实现相干史密斯-帕塞尔超辐射的增强。

4.根据权利要求1所述的实现圆柱光栅相干史密斯-帕塞尔辐射增强的方法，其特征在于，所述的增强方法主要包括以下步骤：

步骤1.电子枪即阴极(1)产生电子束：电子枪产生、加速及聚焦高能密度电子束，所产生的电子束可控，具有一定能量、束流、速度以及角度；

步骤2.基于超辐射：连续电子束驱动圆柱金属光栅(2),进一步形成电子团串，产生超辐射效应，该效应是一种相干辐射，在固定频率处具有高功率输出，远远大于普通非相干史密斯-帕塞尔辐射的输出功率；

步骤3.准连续域束缚态增强史密斯-帕塞尔辐射：在圆柱金属光栅的史密斯-帕塞尔辐射中存在连续域束缚态连续域束缚态，连续域束缚态连续域束缚态附近的高Q谐振为准连续域束缚态连续域束缚态，准连续域束缚态连续域束缚态会对外辐射能量，从而为相干的史密斯-帕塞尔超辐射提供一个增强机制；

步骤4.产生高效相干史密斯-帕塞尔辐射：利用周期电子团串驱动支持准连续域束缚态的圆柱金属光栅，使圆柱金属光栅的准连续域束缚态谐振频率与周期电子团串的重复频率匹配，实现高强度的相干史密斯-帕塞尔超辐射；所述匹配是指圆柱金属光栅的准连续域束缚态谐振频率与周期电子团串的重复频率或其高次谐波一致，利用准连续域束缚态增强周期电子团串的重复频率或其高次谐波上的史密斯-帕塞尔超辐射强度。

5.根据权利要求4所述的实现圆柱光栅相干史密斯-帕塞尔辐射增强的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

1a、所述电子枪与收集极相对放置于同一水平面，圆柱金属光栅放置于电子枪与收集极之间，高度低于电子枪；

1b、所述电子枪产生环形周期电子团串，电子团串从圆柱金属光栅上方掠过，最终进入收集极；

1c、所述电子枪在重复频率为w的激光脉冲驱动下，产生以w为重复频率的周期电子团串，电子团串的形状结构在运动过程中应保持稳定，若电子团串因空间电荷力发散，会大大降低束波互作用的效果，为了使电子团串形状稳定，外加平行电子团串运动方向的均匀静磁场，对电子团串进行约束；

1d、所述圆柱金属光栅，避免介质材料在大功率器件中会出现的损耗、散热、电荷积累的问题。