[发明专利]太赫兹多模频率可调回旋管的准光模式变换装置及其方法

摘要

本发明公开了一种太赫兹多模频率可调回旋管的准光模式变换装置及其方法。本发明采用波导辐射器将不同模式不同频率的高阶电磁波束有效辐射出去，工作在多个波导模式并且每个模式具有高可调谐带宽；准椭圆赋形反射镜对高阶电磁波束进行角向聚焦；双焦抛物面反射镜再对电磁波束进行轴线聚焦后，形成了多模频率可调谐高斯波束，平面反射镜调整波束的方向后经位于高斯波束束腰处的输出窗输出；本发明解决了现有针对频率可调回旋管的准光模式变换装置不能同时工作在多个具有宽频带的模式下的问题，适用于多模频率可调回旋管，能够对回旋管内多个模式的宽频带范围实现高效率的准光模式变换。

主权项

1.一种太赫兹多模频率可调回旋管的准光模式变换装置，其特征在于，所述准光模式变换装置包括：波导辐射器、准椭圆赋形反射镜、双焦抛物面反射镜、平面反射镜和输出窗；其中，所述波导辐射器具有螺旋型切口，波导辐射器的轴沿z轴，将来自多模频率可调回旋管的不同模式不同频率的高阶电磁波束辐射出；准光模式变换装置工作在多个TE_mn模式，其中径向指数n相同，角向指数m高阶且连续变化；每个模式的可调谐带宽，在模式指数确定的情况下，满足使从波导辐射器辐射出的波束与z轴的夹角θ_B变化范围小于2°，且不同模式具有接近相同的θ_B变化范围，θ_B的表达式为：所述准椭圆赋形反射镜在xy平面为准椭圆形，准椭圆赋形反射镜的轴沿z轴，准椭圆赋形反射镜将来自多模频率可调回旋管的不同模式不同频率的高阶电磁波束进行角向聚焦；所述双焦抛物面反射镜在yz平面和xy平面均为独立的抛物线，且具有不同的焦距，双焦抛物面反射镜将角向聚焦后的波束进行轴向聚焦，从而形成多模频率可调高斯波束；所述平面反射镜对角向聚焦后和轴向聚焦后的波束进行方向调整；输出窗位于高斯波束的束腰处，输出窗所在的平面与y轴垂直，将聚焦准直的多模频率可调高斯波束输出，其中，χ′_mn为m阶第一类贝塞尔函数的导数的第n个非零根，c为真空中的光速，r_w为波导辐射器的半径，f为工作频率。