2013 Fiscal Year Annual Research Report
２重コルゲート遅波構造を用いた広帯域パルス表面波発振器の研究
| Project/Area Number |
23340173
|
|---|
| Research Institution | Niigata University |
|---|
Principal Investigator |
小椋 一夫 新潟大学, 自然科学系, 教授 (40214093)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅原 晃 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (00270934)
山家 清之 新潟大学, 自然科学系, 助教 (90452474)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-11-18 – 2014-03-31
|
| Keywords | 周期的コルゲート / 表面波 / 高調波 / ミリ波 / テラヘルツ波 / 周波数制御 / 電子ビーム / 冷陰極 |
|---|
| Research Abstract |
100kV以下の弱い相対論的エネルギーの電子ビームを用いて，広帯域で周波数制御が可能な大電力遅波マイクロ波・ミリ波電磁波源である広帯域パルス表面波発振器の研究を目的とする。周期的コルゲートの表面波を利用し，コルゲートのパラメータにより表面波の分散特性（位相速度，群速度，アッパーカットオフ周波数）を制御する。本研究は，さらに２重コルゲート遅波構造を用いた広帯域動作について調べた。本年度の実績につて以下にまとめる。
（１）電子ビーム発生では，冷陰極により15kV程度の低電圧でもビーム電流40A程度が得られた。100kV程度から10kVに近い幅広い電圧領域において，ディスク型冷陰極が広帯域パルス表面波発振器へ応用できることを示した。
（２）ビームエネルギーによる表面波発振器の連続的な周波数制御では，K-bandにおいて，数10kWレベルで，22-26GHzの制御が可能であった。Qバンドまでの連続制御は無理であったが，表面波アッパーカットオフの２割程度の周波数範囲で制御可能であることが示された。２重コルゲートの場合，ビームエネルギーによる周波数制御範囲はほぼ同じであったが，低いエネルギーでも比較的高い出力を維持できることが示された。また，ビーム径による周波数制御が可能となる。
（３）表面波励起に対するプラズマ効果を調べたが，表面波励起効率の改善などの効果は確認されなかった。体積波によるX-band後進波発振器では，プラズマによる発振効率の改善が見られ，さらに数値解析でもプラズマ効果は確認されている。今後，プラズマ生成法を含め，さらなる研究が必要である。
（４）本研究では高次モード動作の重要性も明らかしてきたが，２重コルゲートの応用によりK-band表面波の２倍高調波帯での放射を増加させることに成功した。表面波高調波による大強度・広帯域テラヘルツ源の可能性を示す大変重要な成果と言える。
|
| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(21 results)
