相対論的電子ビームを利用した新しい電磁放射源の開発に関する基礎的研究

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相対論的電子ビームを利用した新しい電磁放射源の開発に関する基礎的研究

フォーマット:
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
タイトル(他言語):
A Basic Research on the Application of Relativistic Electron Beam to New Electromagnetic Wave Sources
責任表示:
安元 清俊(九州大学・工学部・教授)
YASUMOTO Kiyotoshi(九州大学・工学部・教授)
本文言語:
日本語
研究期間:
1987-1988
概要(最新報告):
本研究では、反射型回折格子からなる開放型の周期構造系を利用したスミス・パーセル放射とスミス・パーセル型自由電子レーザの主要な放射特性を電磁波工学の立場から理論的に解析し、新しい電磁放射源を実現する上で必要な放射系の構成について検討した。 1.反射型回折格子の上を外部静磁界に沿って伝搬する電子ビームによる2次元的なスミス・パーセル放射の問題を解析した。この自然放射を回折格子によって乱された空間電荷波の洩れ放射としてとらえ、特異摂動論を適用して、放射を決定する洩れ係数と2次の位相変化量の解析的な表現式を導いた。与えられた信号周波数の対して洩れ係数を最大にする最適な電子ビームの位置、厚さ、及び電子密度が存在することを指摘した。この最適なパラメータを使えば、電子ビームの伝搬方向に対して後方に半値角が1度以内で放射利得が数+dBの電子ビーム能動アンテナを実現することができる。 2.電磁界の境界値問題の数値解法として知られているモード整合法を適用して、反射型回折格子を利用した2次元的なスミス・パーセル型自由電子レーザについて解析した。その結果、自由電子レーザの最大増大率、中心周波数と電子ビーム及び回折格子に関する最適な形状パラメータの関係を初めて数値的に明らかにすることができた。解析は、誘導放射の領域から自然放射の領域にわたって有効なFull Wave Analysisである。 3.現在、誘電体導波路と回折格子からなる多層周期構造系を利用した電磁放射の解析を進めている。この場合、電子ビームに対してスミス・パーセル効果とチェレンコフ効果が相乗されることになり、自然放射では更に放射利得を上げて放射指向性をブロードサイドにすることができ、また自由電子レーザでは、最大増大率を上げて周波数幅を狭くすることができるものと期待している。 続きを見る
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