紧凑型THz源的史密斯-帕塞尔辐射模拟

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卑华, 戴冬东, 戴志敏. 2008: 紧凑型THz源的史密斯-帕塞尔辐射模拟, 强激光与粒子束, 20(12): 2067-2072.
引用本文: 卑华, 戴冬东, 戴志敏. 2008: 紧凑型THz源的史密斯-帕塞尔辐射模拟, 强激光与粒子束, 20(12): 2067-2072.
BEI Hua, DAI Dong-dong, DAI Zhi-min. 2008: Simulation of Smith-Purcell radiation from compact terahertz source, High Power Lase and Particle Beams, 20(12): 2067-2072.
Citation: BEI Hua, DAI Dong-dong, DAI Zhi-min. 2008: Simulation of Smith-Purcell radiation from compact terahertz source, High Power Lase and Particle Beams, 20(12): 2067-2072.

紧凑型THz源的史密斯-帕塞尔辐射模拟

Simulation of Smith-Purcell radiation from compact terahertz source

  • 摘要: 采用模拟和数值计算的方法,研究了THz波段的受激史密斯-帕塞尔辐射特性.实验装置以"上海电子束离子阱"为原型,采用紧凑型设计以便最终实现其可移动性.束流动力学模拟表明,此装置采用强磁场,可以得到平均流强为0.2 A、束流半径为75μm的高品质电子束,为电子束工作在自由电子激光模式下创造了条件.基于Andrews和Brau的理论,优化了光栅参数,保证了辐射角度在60°.其中消散场的计算频率为0.365 9 THz.采用particle-in-cell(PIC)程序模拟了光栅表面的辐射场以及电子的动力学特性.模拟结果表明电子有群聚效应,且二次谐波(0.723 THz,约为消散频率的2倍)得到增强.采用后处理方法计算了史密斯-帕塞尔辐射的功率空间分布.计算显示辐射角度与理论角度相一致,表明了方法的有效性.输出的功率约为2 mW.
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出版历程
  • 刊出日期:  2008-12-30

紧凑型THz源的史密斯-帕塞尔辐射模拟

  • 中国科学院,上海应用物理研究所,上海,201800;中国科学院,研究生院,北京,100049
  • 中国科学院,上海应用物理研究所,上海,201800

摘要: 采用模拟和数值计算的方法,研究了THz波段的受激史密斯-帕塞尔辐射特性.实验装置以"上海电子束离子阱"为原型,采用紧凑型设计以便最终实现其可移动性.束流动力学模拟表明,此装置采用强磁场,可以得到平均流强为0.2 A、束流半径为75μm的高品质电子束,为电子束工作在自由电子激光模式下创造了条件.基于Andrews和Brau的理论,优化了光栅参数,保证了辐射角度在60°.其中消散场的计算频率为0.365 9 THz.采用particle-in-cell(PIC)程序模拟了光栅表面的辐射场以及电子的动力学特性.模拟结果表明电子有群聚效应,且二次谐波(0.723 THz,约为消散频率的2倍)得到增强.采用后处理方法计算了史密斯-帕塞尔辐射的功率空间分布.计算显示辐射角度与理论角度相一致,表明了方法的有效性.输出的功率约为2 mW.

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