太赫兹频段一维介质光子晶体中的史密斯-帕塞尔辐射特性模拟-论文.pdf

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1、第33卷第2期红外与毫米波学报Vo1．33．No．22014年4月J．InfraredMillim．WavesApril，2014文章编号：1001—9014(2014)02—0183—05DOI：l0．3724／SP．J．1010．2014．00183太赫兹频段一维介质光子晶体中的史密斯．帕塞尔辐射特性模拟史宗君，唐效频，兰峰，杨梓强(电子科技大学物理电子学院太赫兹研究中心，四川成都610054)摘要：基于Smith—Purcell(SP)效应，采用粒子模拟的方法探讨了电子束团激发一维介质光子晶体

2、中的SP辐射特性．模拟研究了单个束团激发一维介质圆柱光子晶体产生的sP辐射现象，并对周期束团激发的THz频段的相干sP辐射进行了模拟分析．研究表明，提高介质的相对介电常数和增加光子晶体的层数都可使辐射强度增加，选择合适的参数能够有效地增强THz频段的相干SP辐射强度．关键词：Smith．Purcell辐射；电子束团；THz；相干辐射中图分类号：0734文献标识码：ASimulationofterahertzSmith．Purcellradiationfromone-dimensionaldielec

3、tricphotoniccrystalSHIZong·Jun，TANGXiao·Pin，LANFeng，YANGZi—Qiang(Terahe~zResearchCentre，SchoolofPhysicalElectronics，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu610054，China)Abstract：ThispaperpresentsastudyofSmith—Purcell(SP)radiationproper

4、tieswiththeparticle—in—cell(PIC)simulation．Themodelsupposesone～dimension(1D)dielectriccylindricalphotoniccrystaldrivenbyasingleelectronbunchandatrainofperiodicbunches，respectively．Theresultsshowthattheradiationfromasingleelectronbunchisenhancedbyincrea

5、singthedielectricconstantandlayersofthephotoniccrysta1．Theterahertz(THz)coherentSPradia—tionisobtmnedbyexcitingthephotoniccrystalwithperiodicelectronbunches．Thecoherentradiationstrengthisim—provedbychoosingproperoperatingparameters．Keywords：photoniccry

6、stal，SPradiation，electronbunch，THz，coherentradiationPACS：41．60．Bq，07．57．Hm夹角．显然，辐射波长将随观测角度变化．引言近年来，电子通过周期金属光栅结构表面产生光子晶体是一种折射率周期变化的电介质材的辐射已成为THz源开发研究的一个热点．国内外料¨。J，应用前景极为广泛，将是新一代光子器件的不少研究学者已对金属周期光栅结构中的sP辐射基础．研究电子在光子晶体中所激发的物理现象，对现象进行了研究，2005年，MIT的S．E．Korb

7、ly研究太赫兹科学技术，特别是太赫兹源的发展具有等人利用周期电子束团获得了频率为240GHz的相重要意义．众所周知，电子贴近金属周期光栅表面飞干sP辐射．2005年，J．T．Donohue和J．Gardelle过时，将激励起电磁辐射波，其辐射波长A与辐射模拟分析了电子注通过平板金属矩形光栅的Smith．角度0、电子相对速度口、光栅周期d的关系遵从SPPurcell辐射特性，以此来验证相关理论．2006年，辐射公式A=d(1一cos0)／lnI，是辐射阶数．李大治等人。。。也利用Magic粒子模拟软件

8、研究了0为垂直于光栅平面内观测点与电子注运动方向的基于周期束团的THz波段相干sP辐射和超辐射收稿日期：2012—10—18，修回日期：2013-09—04Receiveddate：2012-10-18，reviseddate：2013·09—04基金项目：国家自然科学基金(11075032，10975031)Foundationitems：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(11075032，1097