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太赫兹波在电磁波谱中所处的特殊位置,使它具有一系列特殊的性质,在学术和应用上具有重要的价值。而太赫兹源又是太赫兹科学技术的关键,因而对太赫兹源的研究十分必要和迫切。由于折叠波导具有大功率、体积小、结构简单、采用全金属结构等特点,因此作为高频、高功率太赫兹源的慢波电路其具有巨大的应用潜力。然而,研究发现常规折叠波导慢波结构的耦合阻抗较小且随频率的升高持续下降,这就导致折叠波导扩展互作用振荡器(Extended Interaction Oscillator, EIO)的增益和电子效率较低。如何进一步提高折叠波导EIO的输出功率以及电子效率,已成为本研究领域的核心课题。本论文的研究工作也是以此为核心而展开的,围绕这一核心本文的主要工作可以概括如下: (1)介绍了折叠波导慢波结构高频特性的分析方法,其中色散特性的分析方法包括TE10模假设法、等效电路法以及数值模拟计算等,耦合阻抗的分析方法包括理论计算和数值模拟等,分析了折叠波导慢波结构各结构参数的变化对其色散特性和耦合阻抗的影响。 (2)分析了单周期与多周期折叠波导中心轴向电场场形分布,使用MAGIC3D软件建立了三维单段式折叠波导EIO的注-波互作用模型,研究并分析了慢波结构的互作用长度对输出功率的影响,以及折叠波导EIO起振电流与互作用长度之间的关系,电流大小与起振时间的关系。 (3)优化了两段式折叠波导慢波结构,研究了各段长度对输出功率的影响,对比了两段式折叠波导EIO与单段式的输出功率,分析了其功率提高的原因,并分析了直角过渡和弯角过渡对两段式折叠波导EIO输出功率的影响。 (4)进一步提出并优化了三段、四段和五段式折叠波导慢波结构,研究了多段式漂移段和中间互作用段长度对输出功率的影响,并分析了其功率进一步提高的原因,通过对比各种优化后的多段式结构,找到了最大程度提高EIO互作用效率的最佳结构。