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近年来,太赫兹辐射因其独有的特性在高数据速率通信、分子光谱、生物光谱、医疗诊断等方面得到广泛应用,但又因其缺乏轻便可靠的太赫兹辐射源而制约了其发展。因此高功率、轻便小型化的太赫兹辐射源受到许多国家的广泛关注和研究。扩展互作用振荡器(EIO)就是一种正处于发展阶段的重要太赫兹辐射源。它是一种集速调管的高功率、高增益与行波管的宽带等优点于一体的电真空高功率源。随着EIO器件向更高的毫米波段及太赫兹波段发展,器件尺寸的缩小,怎样提高器件的功率密度及功率容量成为EIO研究重点之一。在本论文主要内容包括:系统地介绍了太赫兹发展史、现状以及Pseudospark(PS)放电;概述了扩展互作用振荡器的发展、工作原理及现状,并简要概括了本文所选用模型及小信号理论;Y波段EIO器件的设计与优化、仿真结果分析;基于PS放电产生电子束的速度离散对Y波段的EIO器件性能的影响。本论文研究内容及创新点如下:(1)使用PS放电系统代替传统的电子光学系统产生电子束。在没有外加磁场的条件下,PS放电产生的电子束可以实现自我聚焦。不再需要外加磁场,使得整个器件变得更为轻便化小型化。随着器件工作频率的增高,太赫兹范围内工作的EIO器件也会对电子束质量要求更高。而PS放电能产生强流密度、高亮度、纳秒级的轴对称电子束脉冲,其电流密度高达108 A/m2,亮度高达1012 A/m2 rad2。PS放电产生电子束的优良束质正好满足高频率工作EIO的需求。(2)借助高频电磁模拟软件CST及CHIPIC,设计及优化了一款工作在Y波段(工作主频约为283.7GHz)扩展互作用振荡器。在电子束电压为36kV,电子束电流密度达到800A/cm2(电流为0.25A)的情况下,峰值输出功率为1.85kW,电子效率达到10%。(3)PS放电产生的电子束本身具有一定的速度离散,所以为了更好的提高EIO器件的性能,研究了速度离散对EIO器件性能的影响。发现当电子束电流为一定值时,Y波段的EIO在一定的速度离散范围内可以保持稳定且有效的工作状态。在上述最优仿真结果的基础上,速度离散值设定为12.5%时,EIO的峰值输出功率为1.67kW。在电子束电流密度为1kA/cm2,速度离散值设定在0~15%的范围内时,输出功率不低于理想状态电子束输出功率的0.9倍。