[发明专利]一种多模式同时相干激发的太赫兹辐射源

摘要

本发明涉及一种多模式同时相干激发的太赫兹辐射源。包括光阴极微波电子枪、反射镜、介质加载波导和产生激光脉冲序列的激光设备。当激光设备产生的激光脉冲串通过反射镜照射光阴极微波电子枪的阴极表面时，产生电子脉冲串，光阴极微波电子枪的阴极射出的电子脉冲串通过微波电场加速后，穿过介质加载波导，使得介质加载波导的3个模式被电子脉冲串相干激发，从而得到3种不同频率的太赫兹辐射，辐射频率为1.0 THz以上。由于3种模式都被电子束相干激发，故3种不同频率的THz辐射光均具有高功率；同时，由于波导的高阶模式（TM₀₂、TM₀₃模式）对应的频率更高，故本发明的THz辐射源具有高频率，且相比于其他基于电子加速器的THz辐射源结构更加紧凑。

主权项

1.一种多模式同时相干激发的太赫兹辐射源，其特征在于：包括光阴极微波电子枪（1）、反射镜（3）、介质加载波导（5）和产生激光脉冲序列的激光设备；光阴极微波电子枪（1）连接着真空管道的一端，介质加载波导（5）设于真空管道的另一端内，光阴极微波电子枪（1）和真空管道上均套设有螺线管聚焦线圈；所述光阴极微波电子枪（1）上套设有第一螺线管聚焦线圈（2），与介质加载波导（5）对应的真空管道上套设有第二螺线管聚焦线圈（4），对电子束进行横向聚焦以保证电子束半径小于介质加载波导（5）的管内半径；光阴极微波电子枪（1）的阴极和介质加载波导（5）的入射口之间的间距为1.0‑1.4米；所述反射镜（3）位于光阴极微波电子枪（1）和介质加载波导（5）之间，反射镜（3）距光阴极微波电子枪（1）的阴极之间的间距为0.5‑1.35米，反射镜（3）的反射面和光阴极微波电子枪（1）的阴极之间的夹角为2°‑10°之间；当激光设备产生的激光脉冲串通过反射镜（3）照射光阴极微波电子枪（1）的阴极表面时，产生电子脉冲串；通过光阴极微波电子枪（1）中的微波电场将其加速到相对论速度；电子脉冲串经过介质加载波导（5）时，介质加载波导（5）的前3阶模式将得到相干激发，从而得到3种不同频率的太赫兹辐射，其第3阶模式的辐射频率为1.0 THz以上；当介质加载波导（5）的内半径为0.3 mm，外半径为0.37 mm，介质材料为相对介电常数为9.8的氧化铝时，前3阶模式的频率分别为：TM01基模辐射频率为0.3125 THz，TM02、TM03模式的频率分别为0.9277、1.5840 THz，高阶模式的频率基本为基模频率的整数倍；当介质加载波导（5）的内半径为0.4 mm，外半径为0.5 mm ，介质材料为相对介电常数为8.5的超高频陶瓷时，前3阶模式的频率分别为：TM01基模辐射频率为0.2347 THz，TM02、TM03模式的频率分别为0.6935、1.1960 THz，高阶模式的频率也基本为基模频率的整数倍。