CN111081508A - 一种反射增强型回旋管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反射增强型回旋管，属于毫米波器件技术领域，其主要通过在回旋管的输出窗内侧或外侧设置电磁波反射体，以将回旋管输出电磁波的一部分反射回到管体内部，即引入一个反馈过程，从而增强整个回旋管在工作模式下的束波作用，进而降低克服模式竞争的要求，使得回旋管能更加容易实现指定模式单模工作。此外，本发明还设置了异型准光模式变换器，以让外围电磁波束偏离原来的方向在而回旋管内部形成翻身，从而进一步的增强了束波互作用。

Description

一种反射增强型回旋管
技术领域
本发明涉及毫米波器件技术领域，具体而言，尤其涉及一种反射增强型回旋管。
背景技术
回旋管是一种快波器件，克服了传统慢波器件工作时共振区域物理尺寸的限制。在毫米波段及太赫兹频段，回旋管是唯一能产生高功率连续波输出的器件，因而被广泛应用到热核聚变实验中进行等离子体加热，同时也是实战化毫米波主动拒止系统的唯一可选功率源。而对于回旋管而言，由于其谐振腔为高过模结构，容易产生模式竞争，尤其是基波模式更容易起振，往往能造成想要的谐波模式无法正常工作。目前通常经过精密的计算、设计复杂的控制启动流程才能让回旋管在单模状态下高效率地工作。如何使回旋管能更容易地实现指定模式单模工作成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
综上所述，本发明所解决的技术问题是：提供一种更容易实现指定模式单模工作的回旋管。
而本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种反射增强型回旋管，包括有沿回旋电子束行进方向依次连接的磁控注入电子枪、谐振腔、准光模式变换器、绝缘陶瓷和收集极，沿所述回旋管所产生的电磁波的输出路径，所述准光模式变换器的输出窗的内侧或外侧设置有电磁波反射体，所述电磁波反射体部分的遮盖住输出窗，用于反射部分回旋管所产生的电磁波。
进一步的，所述电磁波反射体呈带有内孔的圆环状，且其内孔正对于输出窗。
进一步的，所述电磁波反射体设置于所述准光模式变换器的输出窗的外侧。
进一步的，所述电磁波反射体与输出窗相连接。
进一步的，所述电磁波反射体与输出窗间隔设置。
进一步的，所述准光模式变换器包括有由沿谐振腔产生的电磁波的反射路径依次设置的预聚束辐射器，准抛物面反射镜和多个相位修正镜，所述相位修正镜主要由位于其镜面中央部位的相位修正区，及位于其镜面边缘部位并环绕所述相位修正区的平面反射区所构成。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括有：
(1)本发明通过在回旋管输出窗的内侧或外侧设置电磁波反射体，以将回旋管输出电磁波的一部分反射回到管体内部，即引入一个反馈过程，从而增强整个回旋管在工作模式下的束波作用，进而降低克服模式竞争的要求，使得回旋管能更加容易实现指定模式单模工作。
(2)本发明具体将电磁波反射体设置成环状的，电磁波反射体的内孔可供大部分由回旋管所产生的电磁波通过，而其本体则可反射余下的由回旋管所产生的电磁波，具有结构简单、加工方便的优势。
(3)本发明具体采用了异型准光模式变换器，以将谐振腔内产生的电磁波转换为高斯波束。其中，该准光模式变换器的相位修正镜采用了异化处理，具体而言，所述相位修正镜主要由位于其镜面中央部位的相位修正区，及位于其镜面边缘部位并环绕所述相位修正区的平面反射区所构成，从而在准光模式变换器的内部引入部分反射。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
【具体符号说明】
1-磁控注入电子枪，2-谐振腔，3-准光模式变换器，4-绝缘陶瓷，5-收集极，6-输出窗，7-电磁波反射体，8-回旋电子束。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，本发明实施例1所提供的一种反射增强型回旋管，其包括有回旋电子束8行进方向依次连接的磁控注入电子枪1、谐振腔2、准光模式变换器3、绝缘陶瓷4和收集极5，沿所述回旋管所产生的电磁波的输出路径，所述准光模式变换器3的输出窗6的内侧或外侧设置有电磁波反射体7，所述电磁波反射体7部分的遮盖住输出窗6，用于反射部分回旋管所产生的电磁波。
具体而言，其中的磁控注入电子枪1主要用于产生回旋电子束8；而谐振腔2则主要用于使回旋电子束8产生束波作用，将部分能量转换为电磁波能量；而准光模式变换器3则用于将谐振腔2内产生的电磁波转换为高斯波束，并通过其输出窗6输出；而收集极5则用于回收完成束波作用的电子束。绝缘陶瓷4，便于实现电子束降压收集，回收能量，提高整体工作效率。而本实施例1中的电磁波反射体7，则主要用于将回旋管所输出电磁波的部分的反射回到管体内部，即引入一个反馈过程，从而增强整个回旋管在工作模式下的束波作用，进而降低克服模式竞争的要求，使得回旋管能更加容易实现指定模式单模工作。
作为优选实施例，在本实施例1中，所述电磁波反射体7呈带有内孔的圆环状，且其内孔正对于输出窗6。在本实施例1中，具体将电磁波反射体7设置成环状的，电磁波反射体7的内孔可供大部分回旋管所产生的电磁波通过，而其本体则可反射余下部分回旋管所产生的电磁波，具有结构简单、加工方便的优势。
作为优选实施例，在本实施例1中，所述电磁波反射体7设置于所述准光模式变换器3的输出窗6的外侧，以方便电磁波反射体7的设置。此外，在回旋管实际使用过程中，输出窗6通常需要在外接入一个准光匹配单元，实施人员可以将上述的电磁波反射体7集成设置在准光匹配单元内部，以反射部分电磁波，从而提高结构紧凑性。或者将输出窗6进行失配设计，直接利用输出窗6来产生反射，同样可以实现本发明目的。
同时，为进一步的加强电磁波反射回到管体内部的效果，在本实施例1中，所述准光模式变换器3包括有由沿谐振腔2产生的电磁波的反射路径依次设置的预聚束辐射器，准抛物面反射镜和多个相位修正镜，所述相位修正镜主要由位于其镜面中央部位的相位修正区，及位于其镜面边缘部位并环绕所述相位修正区的平面反射区所构成。
常规的准光模式变换器通常有两个相位修正镜，整个镜面都是不规则曲面，镜面中央部位起伏小，四周边缘部位起伏大，这种形状能有效修正波束相位，有利于电磁波的高效率传输。
而在本实施例1的相位修正镜中，采用了平面反射区替代传统相位修正镜中四周起伏较大的区域。平面反射区直接对部分电磁波进行反射，让外围电磁波束偏离原来的方向而在回旋管内部形成反射，加了管内的束波互作用；而相位修正区依然呈起伏的不规则曲面状，保持原有的相位修正功能，从而在准光模式器内部引入部分反射，使得回旋管能更加容易实现指定模式单模工作。同时，这种设置方式并不会明显影响输出效率，因为主要的波束能量都集中在镜面中央，由相位修正区传递。
此外，本实施例1中，预聚束辐射器用于保证电磁波束传输到相位修正镜时已呈现高效率聚束。在本实施例1中，预聚束辐射器，准抛物面反射镜和多个相位修正镜之间的位置关系属于现有技术，本实施例1的对于准光模式变换器的主要改进点在于：相位修正镜的镜面结构。故不再对准光模式变换器3中的预聚束辐射器，准抛物面反射镜和多个相位修正镜的运作原理进行累述。此外，在本实施例1中，所述相位修正镜的具体个数为2个。
其中，上述的电磁波反射体7可以设置为直接与输出窗6相连，或者与输出窗6间隔布置的，作为优选实施例，在本实施例1中，所述电磁波反射体7与输出窗6间隔设置。此外，上述的内侧即指管体内部一侧，而外侧则对应指管体外部一侧。
以上具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述具体技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种反射增强型回旋管，包括有沿回旋电子束行进方向依次连接的磁控注入电子枪、谐振腔、准光模式变换器、绝缘陶瓷和收集极，其特征在于：沿所述回旋管所产生的电磁波的输出路径，所述准光模式变换器的输出窗的内侧或外侧设置有电磁波反射体，所述电磁波反射体部分的遮盖住输出窗，用于反射部分回旋管所产生的电磁波。
2.如权利要求1所述的一种反射增强型回旋管，其特征在于：所述电磁波反射体呈带有内孔的圆环状，且其内孔正对于输出窗。
3.如权利要求2所述的一种反射增强型回旋管，其特征在于：所述电磁波反射体设置于所述准光模式变换器的输出窗的外侧。
4.如权利要求3所述的一种反射增强型回旋管，其特征在于：所述电磁波反射体与输出窗相连接。
5.如权利要求3所述的一种反射增强型回旋管，其特征在于：所述电磁波反射体与输出窗间隔设置。
6.如权利要求1所述的一种反射增强型回旋管，其特征在于：所述准光模式变换器包括有由沿谐振腔产生的电磁波的反射路径依次设置的预聚束辐射器，准抛物面反射镜和多个相位修正镜，所述相位修正镜主要由位于其镜面中央部位的相位修正区，及位于其镜面边缘部位并环绕所述相位修正区的平面反射区所构成。
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