"高功率脉冲回旋振荡器的高阶模式转换与准光模式变换器设计"

高功率短毫米波长脉冲回旋振荡器是核聚变回旋共振加热的微波功率源。然而，高阶腔体模式的使用导致了传输损耗较大的问题，因此需要将高阶模式转换为更适合空间传输的基模高斯波束进行输出。传统的波导模式变换已经不再适用，因此人们逐渐转向了准光学模式变换器。这种转换器能够将高阶圆波导模式转换为高斯模式输出，从而降低传输损耗，提高功率传输效率。准光学模式变换器通常由末端开口的辐射器、准椭圆镜面和进行波束整形的镜面组成。辐射器是核心部件，经历了从Vlasov型到Denisov型再到混合型的发展阶段。Vlasov型辐射器结构简单，但效率较低，在高功率回旋管应用中面临挑战。 为了解决传统波导模式变换器的限制，本文设计了一种新型的准光学模式变换器。该变换器采用了混合型结构，结合了Vlasov型和Denisov型的优点，旨在提高模式转换效率和减小功率损耗。本文首先介绍了高功率短毫米波长脉冲回旋振荡器的背景和准光学模式转换器的重要性。随后详细介绍了设计方案和实验过程，包括辐射器、准椭圆镜面和整形镜面的设计以及实验结果的分析。最后对实验结果进行了讨论，并提出了未来改进的建议。 通过本文的研究，我们成功设计并实验验证了一种新型的准光学模式变换器。实验结果表明，该变换器相比传统的Vlasov型辐射器具有更高的模式转换效率，功率损耗也更小。这意味着我们可以更有效地将高阶模式转换为高斯波束，提高了脉冲回旋振荡器的功率传输效率。此外，新型准光学模式变换器还可以更灵活地设计收集极，增加电子束截获面积，有助于优化整个系统的性能。 总的来说，本文的研究为高功率短毫米波长脉冲回旋振荡器的微波功率源提供了一种新的解决方案，即混合型准光学模式变换器。通过提高模式转换效率和减小功率损耗，我们为微波功率源的空间传输质量和功率传输效率的进一步提升做出了贡献。未来的工作将继续优化设计方案，并进行更深入的实验研究，以进一步验证新型准光学模式变换器的性能和可靠性。