CN107863672A - 一种电磁波辐射方法及辐射系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电磁波辐射方法及辐射系统，其中，所述电磁波辐射方法通过向包括首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅的电磁波辐射系统入射预设电子注，不仅实现了产生太赫兹频段的相干Smith‑Purcell辐射的目的，并且可以一次性产生多个不同频率的相干电磁辐射，可以同时满足多个应用需求。

Description

一种电磁波辐射方法及辐射系统

技术领域

本申请涉及电磁技术领域，更具体地说，涉及一种电磁波辐射方法及辐射系统。

背景技术

波长在毫米或亚毫米级、频率在太赫兹波段的电磁波在生命科学、材料科学、高速通信以及国家安全等诸多领域具有广阔的应用前景，是当前国内外研究者普遍关注的热点研究课题。这个波段的电磁波辐射是发展太赫兹技术的基础。

基于带电粒子激励光栅产生的相干Smith-Purcell辐射效应的Smith-Purcell自由电子激光时有望发展成为工作在太赫兹频段的重要电磁辐射源。传统Smith-Purcell自由电子激光，由连续电子注和一段光栅激发，具体地：电子注在光栅结构表面与反向慢波的相互作用，使连续电子注发生群聚，形成一系列周期性排列的电子团，这些电子团在光栅表面产生相干Smith-Purcell辐射，辐射频率为电子团群聚频率的正整数倍，即谐波。辐射强度随频率倍数的提高而急剧下降，因此，传统的Smith-Purcell自由电子激光通常只能产生频率为群聚频率两倍(即二次谐波)的电磁辐射。辐射频率难以达到理想的太赫兹频段(即辐射频率在0.3THz甚至0.5THz以上)。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁波辐射方法及辐射系统，以实现基于自由电子混频机制产生太赫兹频段的Smith-Purcell辐射的目的。

为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种电磁波辐射方法，基于自由电子混频机制实现，所述电磁波辐射方法包括：

提供电磁波辐射系统，所述电磁波辐射系统包括首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅，所述第一矩形光栅的尺寸参数大于所述第二矩形光栅的尺寸参数；

利用预设电子注入射所述电磁波辐射系统，所述预设电子注的入射方向与所述第一矩形光栅的第一表面及所述第二矩形光栅的第一表面平行，以使所述预设电子注在所述第一矩形光栅表面进行第一次电子群聚，以在所述预设电子注内形成第一电子团，包含第一电子团的预设电子注在所述第二矩形光栅表面进行第二次电子群聚，以在所述预设电子注内部形成第二电子团和多个混频分量，第二次电子群聚的群聚频率大于第一次电子群聚的群聚频率；

包含多个所述混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射。

可选的，所述尺寸参数包括：

矩形光栅的光栅周期、光栅梳齿间缝隙宽度和光栅梳齿深度。

可选的，所述第一矩形光栅的尺寸参数是第二矩形光栅的尺寸参数的M倍，其中，M为大于1的正整数；

所述第二次电子群聚的群聚频率为第一次电子群聚的群聚频率的M倍。

可选的，所述混频分量的形成过程包括：

所述第一电子群聚的群聚频率和第二电子群聚的群聚频率线性叠加后在所述电子团中产生多个频率分量，产生的多个频率分量为多个所述混频分量。

可选的，所述第一矩形光栅和第二矩形光栅均为金属矩形光栅。

可选的，所述利用预设电子注入射所述电磁波辐射系统包括：

利用横截面为矩形的带状电子注入射所述电磁波辐射系统。

一种电磁波辐射系统，包括：

首尾连接的第一矩形光栅和第二矩形光栅，所述第一矩形光栅的尺寸参数大于所述第二矩形光栅的尺寸参数；

所述第一矩形光栅的第一表面与所述第二矩形光栅的第一表面位于同一平面。

可选的，所述尺寸参数包括：

矩形光栅的光栅周期、光栅梳齿间缝隙宽度和光栅梳齿深度。

可选的，还包括：

电子注发射设备，用于出射预设电子注，所述预设电子注的出射方向与所述第一矩形光栅的第一表面及所述第二矩形光栅的第一表面平行。

可选的，所述预设电子注为横截面为矩形的带状电子注。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种电磁波辐射方法及辐射系统，其中，所述电磁波辐射方法通过向包括首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅的电磁波辐射系统入射预设电子注，实现在第二矩形光栅的第一表面上方出射多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射的目的。具体地，所述预设电子注在入射到第一矩形光栅第一表面上方时，在所述第一矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第一次电子群聚现象，第一次电子群聚的群聚频率由第一矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第一矩形光栅的尺寸参数较大，第一次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较大的第一电子团；随后所述预设电子注在第二矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第二次电子群聚现象，第二次电子群聚的群聚频率由第二矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第二矩形光栅的尺寸参数较小，第二次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较小的第二电子团，第一次电子群聚和第二次电子群聚的群聚效果叠加后，在所述预设电子注内部产生多个混频分量，包含这些混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射，从而不仅实现了产生太赫兹频段的Smith-Purcell辐射的目的，并且可以一次性产生多个不同频率的相干电磁辐射，可以同时满足多个应用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种电磁波辐射方法的流程示意图；

图2为本申请的一个实施例提供的一种电磁波辐射系统的结构示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的一种矩形光栅的截面结构示意图；

图4为本申请的一个优选实施例提供的一种电磁波辐射方法的流程示意图；

图5为本申请的一个实施例提供的一种预设电子注在经过两次电子群聚后，在预设电子注内部产生的一系列混频分量的示意图；

图6和图7为本申请的一个实施例提供的通过仿真得到的第二矩形光栅上半空间的相干Smith-Purcell辐射频谱；

图8为本申请的一个实施例提供的随预设电子注的电子能量变化，得到的相干Smith-Purcell辐射的频率变化示意图；

图9为本申请的一个实施例提供的一种电磁波辐射系统的二维模型图。

具体实施方式

正如背景技术所述，传统的Smith-Purcell自由电子激光通常只能产生频率为群聚频率两倍(即二次谐波)的电磁辐射。辐射频率难以达到理想的太赫兹频段(即辐射频率在0.3THz甚至0.5THz以上)。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种电磁波辐射方法，基于自由电子混频机制实现，所述电磁波辐射方法包括：

提供电磁波辐射系统，所述电磁波辐射系统包括首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅，所述第一矩形光栅的尺寸参数大于所述第二矩形光栅的尺寸参数；

利用预设电子注入射所述电磁波辐射系统，所述预设电子注的入射方向与所述第一矩形光栅的第一表面及所述第二矩形光栅的第一表面平行，以使所述预设电子注在所述第一矩形光栅表面进行第一次电子群聚，以在所述预设电子注内形成第一电子团，包含第一电子团的预设电子注在所述第二矩形光栅表面进行第二次电子群聚，以在所述预设电子注内部形成第二电子团和多个混频分量，第二次电子群聚的群聚频率大于第一次电子群聚的群聚频率；

包含多个所述混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射。

所述电磁波辐射方法通过向包括首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅的电磁波辐射系统入射预设电子注，实现在第二矩形光栅的第一表面上方出射多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射的目的。具体地，所述预设电子注在入射到第一矩形光栅第一表面上方时，在所述第一矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第一次电子群聚现象，第一次电子群聚的群聚频率由第一矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第一矩形光栅的尺寸参数较大，第一次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较大的第一电子团；随后所述预设电子注在第二矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第二次电子群聚现象，第二次电子群聚的群聚频率由第二矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第二矩形光栅的尺寸参数较小，第二次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较小的第二电子团，第一次电子群聚和第二次电子群聚的群聚效果叠加后，在所述预设电子注内部产生多个混频分量，包含这些混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射，从而不仅实现了产生太赫兹频段的Smith-Purcell辐射的目的，并且可以一次性产生多个不同频率的相干电磁辐射，可以同时满足多个应用需求。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种电磁波辐射方法，如图1所示，基于自由电子混频机制实现，所述电磁波辐射方法包括：

S101：提供电磁波辐射系统，所述电磁波辐射系统包括首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅，所述第一矩形光栅的尺寸参数大于所述第二矩形光栅的尺寸参数；

S102：利用预设电子注入射所述电磁波辐射系统，所述预设电子注的入射方向与所述第一矩形光栅的第一表面及所述第二矩形光栅的第一表面平行，以使所述预设电子注在所述第一矩形光栅表面进行第一次电子群聚，以在所述预设电子注内形成第一电子团，包含第一电子团的预设电子注在所述第二矩形光栅表面进行第二次电子群聚，以在所述预设电子注内部形成第二电子团和多个混频分量，第二次电子群聚的群聚频率大于第一次电子群聚的群聚频率；

包含多个所述混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射。

需要说明的是，参考图2，图2为本申请的一个实施例提供的一种电磁波辐射系统的截面结构示意图，所述第一矩形光栅和第二矩形光栅均具有相背的第一表面和第二表面，所述第一矩形光栅和第二矩形光栅的第一表面即为所述第一矩形光栅和第二矩形光栅的功能面，在所述电磁波辐射系统中，首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅需要保证位于同一平面内，由于第一矩形光栅和第二矩形光栅的尺寸参数不同，所述第一矩形光栅和第二矩形光栅的第二表面通常不能位于同一平面内。

在实际的应用过程中，所述预设电子注在入射到第一矩形光栅第一表面上方时，在所述第一矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第一次电子群聚现象，第一次电子群聚的群聚频率由第一矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第一矩形光栅的尺寸参数较大，第一次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较大的第一电子团；随后所述预设电子注在第二矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第二次电子群聚现象，第二次电子群聚的群聚频率由第二矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第二矩形光栅的尺寸参数较小，第二次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较小的第二电子团，第一次电子群聚和第二次电子群聚的群聚效果叠加后，在所述预设电子注内部产生多个混频分量，包含这些混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射，从而不仅实现了产生太赫兹频段的Smith-Purcell辐射的目的，并且可以一次性产生多个不同频率的电磁辐射，可以同时满足多个应用需求。

更具体地，在本申请的一个具体实施例中，所述混频分量的形成过程包括：

所述第一电子群聚的群聚频率和第二电子群聚的群聚频率线性叠加后在所述电子团中产生多个频率分量，产生的多个频率分量为多个所述混频分量。

需要说明的是，每个频率分量的辐射方向不同，辐射频率和辐射方向满足Smith-Purcell关系：

其中，λ表示真空中的辐射频率的倒数，即辐射波长，L表示矩形光栅的空间周期，β表示预设粒子注中粒子速度与真空光速的比值，n表示负整数，θ表示辐射方向与预设粒子中粒子运动方向的夹角。

可选的，参考图3，图3为本申请的一个实施例提供的一种矩形光栅的截面结构示意图，所述第一矩形光栅和第二矩形光栅的所述尺寸参数包括：

矩形光栅的光栅周期(L)、光栅梳齿间缝隙宽度(d)和光栅梳齿深度(h)。

在本申请的一个优选实施例中，所述第一矩形光栅的尺寸参数是第二矩形光栅的尺寸参数的M倍，其中，M为大于1的正整数；

那么相应的，由于所述第一矩形光栅的尺寸参数是第二矩形光栅的尺寸参数的M倍，所述预设电子注在第二矩形光栅第一表面上方产生的第二次电子群聚的群聚频率为预设电子注在第一矩形光栅第一表面上方产生的第一次电子群聚的群聚频率的M倍。

可选的，所述第一矩形光栅和第二矩形光栅均为金属矩形光栅。更具体地，所述第一矩形光栅和第二矩形光栅均为不同参数尺寸的平板金属矩形光栅。

在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，如图4所示，步骤S102具体包括：

S1021：利用横截面为矩形的带状电子注入射所述电磁波辐射系统，所述带状电子注的入射方向与所述第一矩形光栅的第一表面及所述第二矩形光栅的第一表面平行，以使所述带状电子注在所述第一矩形光栅表面进行第一次电子群聚，以在所述带状电子注内形成第一电子团，包含第一电子团的带状电子注在所述第二矩形光栅表面进行第二次电子群聚，以在所述带状电子注内部形成第二电子团和多个混频分量，第二次电子群聚的群聚频率大于第一次电子群聚的群聚频率；

包含多个所述混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射。

在上述实施例的基础上，本申请的一个具体实施例给出了通过优化得到的本申请的具体实施参数和仿真结果，其中：

所述第一矩形光栅的尺寸参数为：光栅周期0.4mm，光栅梳齿间缝隙宽度0.2mm，光栅梳齿深度0.3mm；所述第二矩形光栅的尺寸参数为：光栅周期0.08mm，光栅梳齿间缝隙宽度0.04mm，光栅梳齿深度0.06mm；预设电子注的电子能量为40千电子伏特，电流密度为50安培每平方厘米。

参考图5，图5为经过两次电子群聚后，预设电子注内部产生的一系列混频分量的示意图；

参考图6和图7，为仿真得到的第二矩形光栅上半空间的相干Smith-Purcell辐射频谱，从图6和图7中可以看到，我们得到了4个到5个强度较大的相干Smith-Purcell辐射峰值；

参考图8，图8为随着预设电子注的电子能量从20千电子伏特变化到50千电子伏特，得到的相干Smith-Purcell辐射的频率几乎覆盖了从0.7THz到2THz的整个频率范围。

因此，本申请实施例提供的电磁波辐射方法具有如下优点：

1、多频率辐射：

可以一次性产生4个甚至5个频率的相干Smith-Purcell辐射，同时满足多个应用需求；

2、宽谱可调谐：

通过单纯改变预设电子注的电子注能量，可以实现辐射频率覆盖0.7THz到2THz，超过现有大部分太赫兹辐射源的覆盖范围；

3、结构紧凑易实现；

本申请实施例使用的电磁波辐射系统的结构简单，要求的工作电压低，不需要庞大的外部附加设备，易实现小型化和集成化。

综上所述，本申请实施例提供了一种电磁波辐射方法，所述电磁波辐射方法通过向包括首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅的电磁波辐射系统入射预设电子注，实现在第二矩形光栅的第一表面上方出射多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射的目的。具体地，所述预设电子注在入射到第一矩形光栅第一表面上方时，在所述第一矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第一次电子群聚现象，第一次电子群聚的群聚频率由第一矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第一矩形光栅的尺寸参数较大，第一次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较大的第一电子团；随后所述预设电子注在第二矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第二次电子群聚现象，第二次电子群聚的群聚频率由第二矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第二矩形光栅的尺寸参数较小，第二次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较小的第二电子团，第一次电子群聚和第二次电子群聚的群聚效果叠加后，在所述预设电子注内部产生多个混频分量，包含这些混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射，从而不仅实现了产生太赫兹频段的Smith-Purcell辐射的目的，并且可以一次性产生多个不同频率的电磁辐射，可以同时满足多个应用需求。

下面将对本申请实施例提供的电磁波辐射系统进行描述，关于电磁波辐射系统的描述可与上文描述的电磁波辐射方法相互参照。

相应的，本申请实施例还提供了一种电磁波辐射系统，如图2所示，包括：

首尾连接的第一矩形光栅2和第二矩形光栅3，所述第一矩形光栅2的尺寸参数大于所述第二矩形光栅3的尺寸参数；

所述第一矩形光栅2的第一表面与所述第二矩形光栅3的第一表面位于同一平面。

另外，在附图2中还示出了预设电子注1和在所述第二矩形光栅3上方形成的多个不同频率的Smith-Purcell辐射4。其中，多个不同频率的Smith-Purcell辐射的形成过程具体包括：所述预设电子注在入射到第一矩形光栅第一表面上方时，在所述第一矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第一次电子群聚现象，第一次电子群聚的群聚频率由第一矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第一矩形光栅的尺寸参数较大，第一次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较大的第一电子团；随后所述预设电子注在第二矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第二次电子群聚现象，第二次电子群聚的群聚频率由第二矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第二矩形光栅的尺寸参数较小，第二次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较小的第二电子团，第一次电子群聚和第二次电子群聚的群聚效果叠加后，在所述预设电子注内部产生多个混频分量，包含这些混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射。

参考图9，图9为本申请实施例提供的电磁波辐射系统的二维模型图。

可选的，所述尺寸参数包括：

矩形光栅的光栅周期、光栅梳齿间缝隙宽度和光栅梳齿深度。

可选的，所述电磁波辐射系统还包括：

电子注发射设备，用于出射预设电子注，所述预设电子注的出射方向与所述第一矩形光栅的第一表面及所述第二矩形光栅的第一表面平行。

可选的，所述预设电子注为横截面为矩形的带状电子注。

综上所述，本申请实施例提供了一种电磁波辐射方法及辐射系统，其中，所述电磁波辐射方法通过向包括首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅的电磁波辐射系统入射预设电子注，实现在第二矩形光栅的第一表面上方出射多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射的目的。具体地，所述预设电子注在入射到第一矩形光栅第一表面上方时，在所述第一矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第一次电子群聚现象，第一次电子群聚的群聚频率由第一矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第一矩形光栅的尺寸参数较大，第一次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较大的第一电子团；随后所述预设电子注在第二矩形光栅表面激励起反向慢波并与该反向慢波相互作用，该反向慢波对所述预设电子注进行调制使之产生第二次电子群聚现象，第二次电子群聚的群聚频率由第二矩形光栅和预设电子注的能量决定，由于第二矩形光栅的尺寸参数较小，第二次电子群聚使得所述预设电子注内部产生尺寸较小的第二电子团，第一次电子群聚和第二次电子群聚的群聚效果叠加后，在所述预设电子注内部产生多个混频分量，包含这些混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射，从而不仅实现了产生太赫兹频段的Smith-Purcell辐射的目的，并且可以一次性产生多个不同频率的Smith-Purcell辐射，可以同时满足多个应用需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电磁波辐射方法，其特征在于，基于自由电子混频机制实现，所述电磁波辐射方法包括：

提供电磁波辐射系统，所述电磁波辐射系统包括首尾相接的第一矩形光栅和第二矩形光栅，所述第一矩形光栅的尺寸参数大于所述第二矩形光栅的尺寸参数；

利用预设电子注入射所述电磁波辐射系统，所述预设电子注的入射方向与所述第一矩形光栅的第一表面及所述第二矩形光栅的第一表面平行，以使所述预设电子注在所述第一矩形光栅表面进行第一次电子群聚，以在所述预设电子注内形成第一电子团，包含第一电子团的预设电子注在所述第二矩形光栅表面进行第二次电子群聚，以在所述预设电子注内部形成第二电子团和多个混频分量，第二次电子群聚的群聚频率大于第一次电子群聚的群聚频率；

包含多个所述混频分量的电子团在所述第二矩形光栅的第一表面背离第二表面一侧产生多个不同频率的相干Smith-Purcell辐射。

2.根据权利要求1所述的电磁波辐射方法，其特征在于，所述尺寸参数包括：

矩形光栅的光栅周期、光栅梳齿间缝隙宽度和光栅梳齿深度。

3.根据权利要求2所述的电磁波辐射方法，其特征在于，所述第一矩形光栅的尺寸参数是第二矩形光栅的尺寸参数的M倍，其中，M为大于1的正整数；

所述第二次电子群聚的群聚频率为第一次电子群聚的群聚频率的M倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混频分量的形成过程包括：

所述第一电子群聚的群聚频率和第二电子群聚的群聚频率线性叠加后在所述电子团中产生多个频率分量，产生的多个频率分量为多个所述混频分量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一矩形光栅和第二矩形光栅均为金属矩形光栅。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预设电子注入射所述电磁波辐射系统包括：

利用横截面为矩形的带状电子注入射所述电磁波辐射系统。

7.一种电磁波辐射系统，其特征在于，包括：

首尾连接的第一矩形光栅和第二矩形光栅，所述第一矩形光栅的尺寸参数大于所述第二矩形光栅的尺寸参数；

所述第一矩形光栅的第一表面与所述第二矩形光栅的第一表面位于同一平面。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述尺寸参数包括：

矩形光栅的光栅周期、光栅梳齿间缝隙宽度和光栅梳齿深度。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

电子注发射设备，用于出射预设电子注，所述预设电子注的出射方向与所述第一矩形光栅的第一表面及所述第二矩形光栅的第一表面平行。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述预设电子注为横截面为矩形的带状电子注。