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I totonu o lenei pepa, ua mamanuina ma faʻamaonia se paipa galu femalagaaʻi mata-lua e 220GHz broadband maualuga le malosiaga interleaved lua-blade. Muamua, ua fautuaina se fausaga galu-slow-wave e lua-blade planar. I le faʻaaogaina o se faiga faʻatino lua-mode, o le faʻatinoga o le fesiitaiga ma le bandwidth e toetoe lava a faaluaina nai lo le single-mode. Lua, ina ia ausia manaʻoga o le malosiaga maualuga ma faʻaleleia atili le mautu o le paipa galu femalagaaʻi, ua mamanuina se faiga opitika eletise e foliga penitala faalua, o le voltage avetaavale e 20 ~ 21 kV, ma o le tafe o le 2 × 80 mA. Sini o le mamanu. I le faʻaaogaina o le vaega ufimata ma le electrode pulea i le fana lua-beam, e mafai ona taulaʻi atu ave penitala e lua i o latou ogatotonu taʻitasi ma se fua faatatau o le compression o le 7, o le mamao o le taulaʻi e tusa ma le 0.18mm, ma o le mautu e lelei. Ua faʻaleleia foʻi le faiga faʻatatau faʻamaneta tutusa. O le mamao mautu o le fesiitaiga o le ave eletise lua-blade planar e mafai ona oʻo atu i le 45 mm, ma o le fanua faʻamaneta taulaʻi e 0.6 T, lea e lava e ufiufi ai le faiga atoa o le tele o taimi (HFS). Ona, i le Ina ia fa'amaonia le faigofie ona fa'aaogaina o le faiga eletise-optika ma le fa'atinoga o le fausaga o galu-slow, na faia fo'i fa'ata'ita'iga o le sela o le vaega (PIC) i le HFS atoa. O taunu'uga e fa'aalia ai e mafai e le faiga fegalegaleai ma le ave ona ausia se malosiaga maualuga e toetoe lava 310 W i le 220 GHz, o le voltage o le ave e 20.6 kV, o le tafe o le ave e 2 × 80 mA, o le gain e 38 dB, ma o le bandwidth 3-dB e sili atu i le 35 dB pe tusa ma le 70 GHz. I le iuga, e faia le fausiaina o le microstructure maualuga-sa'o e fa'amaonia ai le fa'atinoga o le HFS, ma o taunu'uga e fa'aalia ai o le bandwidth ma uiga o le fesiitaiga e ogatasi lelei ma taunu'uga o le fa'ata'ita'iga. O le mea lea, o le fuafuaga ua fautuaina i lenei pepa ua fa'amoemoeina e atiina ae ai puna'oa fa'asalalau terahertz-band maualuga-malosiaga, ultra-broadband ma le gafatia mo fa'aoga i le lumana'i.
I le avea ai ma se masini eletise masani e fa'aaogaina ai le vacuum, o le traveling wave tube (TWT) e iai sona sao taua i le tele o fa'aoga e pei o le radar maualuga, faiga feso'ota'iga satelite, ma su'esu'ega i le vateatea1,2,3. Peita'i, a'o ulufale atu le tele o galuega i le terahertz band, o le coupled-cavity TWT masani ma le helical TWT ua le mafai ona fa'afetaui mana'oga o tagata ona o le maualalo o le malosiaga o le output, bandwidth vaapiapi, ma faiga faigata o gaosiga. O le mea lea, o le fa'aleleia atili o le fa'atinoga o le THz band ua avea ma se mataupu e popole tele i ai le tele o fa'alapotopotoga su'esu'e fa'asaienisi. I tausaga talu ai nei, o fausaga fou o galu lemu (SWSs), e pei o fausaga staggered dual-blade (SDV) ma fausaga folded waveguide (FW), ua maua ai le tele o le gauai ona o latou fausaga planar masani, aemaise lava SDV-SWSs fou ma le gafatia folafolaina. O lenei fausaga na fautuaina e UC-Davis i le 20084. O le fausaga planar e mafai ona faigofie ona gaosia e ala i metotia fa'agasologa micro-nano e pei o le computer numerical control (CNC) ma le UV-LIGA, o le fausaga afifi uma-u'amea e mafai ona tu'uina atu le tele o le gafatia fa'avevela ma le maualuga o le malosiaga o le output. ma le maua, ma o le fausaga e pei o le waveguide e mafai foi ona maua ai se bandwidth galue lautele. I le taimi nei, na faʻaalia ai e le UC Davis mo le taimi muamua i le 2017 e mafai e le SDV-TWT ona gaosia ni output malosi maualuga e sili atu i le 100 W ma toetoe lava 14 GHz bandwidth signals i le G-band5. Peitaʻi, o nei taunuuga o loʻo i ai pea ni avanoa e le mafai ona ausia ai manaʻoga e fesoʻotaʻi ma le malosi maualuga ma le bandwidth lautele i le terahertz band. Mo le UC-Davis's G-band SDV-TWT, ua faʻaaogaina ai sheet electron beams. E ui lava o lenei fuafuaga e mafai ona faʻaleleia atili ai le gafatia o le ave o le eletise, ae faigata ona tausia se mamao umi o le fesiitaiga ona o le le mautu o le sheet beam electron optical system (EOS), ma o loʻo i ai se over-mode beam tunnel, lea e ono mafua ai foi ona pulea e le beam ia lava. – Fa'aosofia ma le oscillation 6,7. Ina ia ausia mana'oga o le malosiaga maualuga, lautele le bandwidth ma le mautu lelei o le THz TWT, o lo'o fautuaina i lenei pepa se dual-beam SDV-SWS ma le dual-mode operation. O lona uiga, ina ia fa'ateleina le bandwidth o le fa'agaioiga, o lo'o fautuaina ma fa'alauiloa le dual-mode operation i lenei fausaga. Ma, ina ia fa'ateleina le malosiaga o le output, o lo'o fa'aaogaina fo'i se planar distribution o double pencil beams. O le tasi le penitala beam radios e la'ititi ona o tapula'a o le tele fa'atulagaina. Afai e maualuga tele le current density, e tatau ona fa'aitiitia le beam current, ma i'u ai i se malosiaga maualalo. Ina ia fa'aleleia le beam current, ua alia'e mai le planar distributed multibeam EOS, lea e fa'aaogaina ai le lateral size o le SWS. Ona o le tunneling tuto'atasi o le beam, e mafai e le planar distributed multi-beam ona ausia le malosiaga maualuga e ala i le tausia o se beam current maualuga ma se tafe la'ititi i le beam, lea e mafai ona 'alofia ai le overmode beam tunneling pe a fa'atusatusa i le sheet-beam devices. O le mea lea, e aoga le tausia o le mautu o le traveling wave tube. I luga o le fa'avae o galuega muamua 8,9, O lenei pepa ua fautuaina ai se fanua fa'amaneta tutusa a le G-band e taula'i i le ave penitala fa'alua EOS, lea e mafai ona fa'aleleia atili ai le mamao mautu o le fesiitaiga o le ave ma fa'ateleina atili ai le vaega o fegalegaleaiga o le ave, ma fa'aleleia atili ai le malosiaga e alu ese ai.
O le fausaga o lenei pepa e faʻapea. Muamua, o le mamanu o le sela SWS faʻatasi ai ma faʻasologa, auiliiliga o uiga faʻasalalau ma taunuuga o le faʻataʻitaʻiga maualuga o le taimi e faʻamatalaina. Ona, e tusa ai ma le fausaga o le iunite sela, o se penitala faʻalua EOS ma le faiga o fegalegaleaiga o le beam ua mamanuina i lenei pepa. O taunuuga o le faʻataʻitaʻiga o vaega intracellular o loʻo tuʻuina atu foʻi e faʻamaonia ai le faʻaaogaina o le EOS ma le faʻatinoga o le SDV-TWT. I se faʻaopoopoga, o le pepa o loʻo faʻaalia puupuu ai taunuuga o le gaosiga ma le suʻega malulu e faʻamaonia ai le saʻo o le HFS atoa. Mulimuli ane faia se aotelega.
I le avea ai ma se tasi o vaega sili ona taua o le TWT, o meatotino fa'asalalau o le fausaga o galu-slow e fa'aalia ai pe tutusa le saoasaoa o le eletise ma le saoasaoa o le vaega o le SWS, ma o lea e iai sona faatosinaga tele i le fegalegaleaiga o le ave ma le galu. Ina ia fa'aleleia atili le fa'atinoga o le TWT atoa, ua mamanuina se fausaga fegalegaleaiga fa'aleleia atili. O le fausaga o le iunite sela o lo'o fa'aalia i le Ata 1. I le mafaufauina o le le mautu o le ave laupepa ma le tapula'a o le malosiaga o le ave peni e tasi, ua fa'aaogaina e le fausaga se ave peni e lua e fa'aleleia atili ai le malosiaga o le gaosiga ma le mautu o le fa'agaioiga. I le taimi nei, ina ia fa'ateleina le bandwidth galue, ua fautuaina se faiga lua e fa'agaoioia ai le SWS. Ona o le tutusa o le fausaga SDV, o le fofo o le fa'atusatusaga o le fa'asalalauga o le fanua eletise e mafai ona vaevaeina i ni faiga uiga ese ma tutusa. I le taimi lava e tasi, o le faiga uiga ese autu o le fusi maualalo ma le faiga tutusa autu o le fusi maualuga e fa'aaogaina e iloa ai le feso'ota'iga lautele o le fegalegaleaiga o le ave, ma fa'aleleia atili ai le bandwidth galue.
E tusa ai ma manaʻoga o le eletise, o le paipa atoa ua mamanuina ma se voltage faʻataʻavale e 20 kV ma se tafega faʻalua o le ave o le 2 × 80 mA. Ina ia faʻafetaui le voltage i le saoasaoa o le faʻagaioiga o le SDV-SWS, e manaʻomia ona tatou fuafuaina le umi o le vaitaimi p. O le sootaga i le va o le voltage o le ave ma le vaitaimi o loʻo faʻaalia i le fua faʻatatau (1)10:
I le setiina o le suiga o le vaega i le 2.5π i le ogatotonu o le 220 GHz, e mafai ona fuafuaina le vaitaimi p e 0.46 mm. O loʻo faʻaalia i le Ata 2a meatotino faʻasalalau o le SWS unit cell. O le 20 kV beamline e fetaui lelei ma le bimodal curve. O fusi faʻafetaui e mafai ona oʻo atu i le 70 GHz i le 210–265.3 GHz (odd mode) ma le 265.4–280 GHz (even mode) ranges. O loʻo faʻaalia i le Ata 2b le averesi o le coupling impedance, lea e sili atu i le 0.6 Ω mai le 210 i le 290 GHz, e faʻaalia ai e ono tutupu ni fegalegaleaiga malolosi i le operating bandwidth.
(a) Uiga o le fa'asalalauina o se SDV-SWS fa'alua-faiga ma se laina eletise e 20 kV. (b) Fa'alavelave fa'afeso'ota'i o le matagaluega galu-slow SDV.
Ae ui i lea, e taua le maitauina o loʻo i ai se vaeluaga o fusi i le va o faiga tutusa ma le tutusa, ma e masani ona tatou taʻua lenei vaeluaga o fusi o le fusi taofi, e pei ona faʻaalia i le Ata 2a. Afai e faʻagaoioia le TWT i tafatafa o lenei fusi faʻatele, e ono tupu ai le malosi malosi o le fusi o le ave, lea o le a oʻo atu ai i ni oscillations e le manaʻomia. I faʻaoga faʻatino, e masani ona tatou ʻalofia le faʻaaogaina o le TWT i tafatafa o le fusi taofi. Ae ui i lea, e mafai ona vaʻaia o le vaeluaga o fusi o lenei fausaga o galu lemu e naʻo le 0.1 GHz. E faigata ona iloa pe o lenei vaeluaga laʻititi o fusi e mafua ai oscillations. O le mea lea, o le mautu o le faʻagaioiga i tafatafa o le fusi taofi o le a suʻesuʻeina i le vaega o le PIC simulation o loʻo mulimuli mai e iloilo ai pe ono tupu ni oscillations e le manaʻomia.
O le faʻataʻitaʻiga o le HFS atoa o loʻo faʻaalia i le Ata 3. E aofia ai vaega e lua o le SDV-SWS, e fesoʻotaʻi e Bragg reflectors. O le galuega a le reflector o le tipiina lea o le fesiitaiga o faʻailoilo i le va o vaega e lua, taofia le oscillation ma le atagia mai o faiga e le o galue e pei o faiga maualuga e gaosia i le va o lau pito i luga ma lalo, ma faʻaleleia atili ai le mautu o le paipa atoa. Mo le fesoʻotaʻiga i le siosiomaga i fafo, e faʻaaogaina foʻi se linear tapered coupler e faʻafesoʻotaʻi ai le SWS i se WR-4 standard waveguide. O le coefficient o le fesiitaiga o le fausaga e lua-tulaga e fuaina e se time domain solver i le 3D simulation software. I le mafaufauina o le aafiaga moni o le terahertz band i luga o le meafaitino, o le meafaitino o le vacuum envelope e seti muamua i le kopa, ma faʻaitiitia le conductivity i le 2.25 × 107 S/m12.
O loʻo faʻaalia i le Ata 4 taunuuga o le fesiitaiga mo HFS ma ma e aunoa ma ni linear tapered couplers. O taunuuga e faʻaalia ai e itiiti se aafiaga o le coupler i le faʻatinoga o le fesiitaiga o le HFS atoa. O le return loss (S11 < − 10 dB) ma le insertion loss (S21 > − 5 dB) o le faiga atoa i le 207~280 GHz broadband e faʻaalia ai o loʻo i ai i le HFS uiga lelei o fesiitaiga.
I le avea ai ma sapalai eletise o masini eletise e leai se ea, o le fana eletise e fuafua sa'o pe mafai e le masini ona gaosia le malosi e lava. Fa'atasi ai ma le au'ili'iliga o le HFS i le Vaega II, e mana'omia ona mamanuina se EOS lua-beam e tu'uina atu ai le malosi e lava. I lenei vaega, e fa'atatau i galuega muamua i le W-band8,9, o se fana eletise penitala lua ua mamanuina e fa'aaoga ai se vaega ufimata planar ma electrodes pulea. Muamua, e tusa ai ma mana'oga o le mamanu o le SWS i le Vaega. E pei ona fa'aalia i le FIG. 2, o le voltage avetaavale Ua o ave eletise e seti muamua i le 20 kV, o tafega I o ave eletise e lua e 80 mA, ma o le lautele o le ave dw o ave eletise e 0.13 mm. I le taimi lava e tasi, ina ia mautinoa e mafai ona ausia le mafiafia o le ave eletise ma le cathode, o le fua faatatau o le compression o le ave eletise e seti i le 7, o lea o le mafiafia o le ave eletise e 603 A/cm2, ma le mafiafia o le ave eletise o le cathode e 86 A/cm2, lea e mafai ona ausia e ala i le E ausia lenei mea e ala i le faʻaaogaina o mea fou o le cathode. E tusa ai ma le mamanu 14, 15, 16, 17, e mafai ona faʻailoaina faʻapitoa se fana eletise Pierce masani.
O le Ata 5 o loʻo faʻaalia ai ata faʻataʻitaʻi faʻalava ma faʻatulagaina o le fana. E mafai ona iloa o le faʻatulagaga o le fana eletise i le itu-x e toetoe lava tutusa ma le faʻatulagaga o se fana eletise masani e pei o se laupepa, ae i le itu-y o ave eletise e lua e vaeluaina faʻatasi e le ufimata. O tulaga o cathodes e lua o loʻo i le x = – 0.155 mm, y = 0 mm ma le x = 0.155 mm, y = 0 mm. E tusa ai ma manaʻoga o le mamanu o le fua faʻatatau o le faʻapipiʻiina ma le tele o le tui eletise, o fua o luga cathode e lua ua fuafuaina e 0.91 mm × 0.13 mm.
Ina ia faia le fanua eletise taula’i e maua e ave eletise ta’itasi i le itu-x ia tutusa i lona lava ogatotonu, o lenei pepa e fa’aogaina ai se eletise pulea i le fana eletise. I le setiina o le voltage o le eletise taula’i ma le eletise pulea i le −20 kV, ma le voltage o le anode i le 0 V, e mafai ona tatou maua le tufatufaina atu o le ala o le fana ave lua, e pei ona fa’aalia i le Ata 6. E mafai ona iloa o eletise ua fa’asalalauina e iai le lelei o le fa’apipi’iina i le itu-y, ma o ave eletise ta’itasi e fa’atasi atu i le itu-x i lona lava ogatotonu o le tutusa, lea e fa’ailoa mai ai o le eletise pulea e paleni le fanua eletise e le tutusa na gaosia e le eletise taula’i.
O loʻo faʻaalia i le Ata 7 le afifi o le ave i le itu x ma le y. O faʻaiʻuga e faʻaalia ai o le mamao o le faʻaaliga o le ave eletise i le itu x e ese mai le mamao o le itu y. O le mamao o le togi i le itu x e tusa ma le 4mm, ma o le mamao o le togi i le itu y e lata i le 7mm. O le mea lea, o le mamao moni o le togi e tatau ona filifilia i le va o le 4 ma le 7 mm. O loʻo faʻaalia i le Ata 8 le vaega faʻalava o le ave eletise i le 4.6 mm mai le fogāeleele cathode. E mafai ona tatou vaʻaia o le foliga o le vaega faʻalava e sili ona latalata i se ave eletise lapotopoto masani. O le mamao i le va o ave eletise e lua e latalata i le 0.31 mm na fuafuaina, ma o le radius e tusa ma le 0.13 mm, lea e ausia ai manaʻoga o le mamanu. O loʻo faʻaalia i le Ata 9 faʻaiʻuga o le faʻataʻitaʻiga o le tafe o le ave. E mafai ona vaʻaia o tafe o ave e lua e 76mA, lea e ogatusa lelei ma le 80mA na fuafuaina.
I le mafaufauina o le suiga o le voltage o le avetaavale i faʻaoga faʻatino, e tatau ona suʻesuʻeina le lagona o le voltage o lenei faʻataʻitaʻiga. I le vaega o le voltage o le 19.8 ~ 20.6 kV, ua maua ai le tafe o le eletise ma le beam current envelopes, e pei ona faʻaalia i le Ata 1 ma le Ata 1.10 ma le 11. Mai iʻuga, e mafai ona iloa ai o le suiga o le voltage o le avetaavale e leai se aafiaga i le electron beam envelope, ma o le electron beam current e naʻo le suia mai le 0.74 i le 0.78 A. O le mea lea, e mafai ona manatu o le fana eletise ua mamanuina i lenei pepa e iai sona lagona lelei i le voltage.
O le a'afiaga o le fesuisuia'i o le voltage i luga o le x- ma le y-direction beam envelopes.
O se fanua fa'atatau fa'amaneta tutusa o se faiga fa'atatau masani o le maneta tumau. Ona o le tufatufaina tutusa o le fanua fa'amaneta i le auala atoa o le ave, e matua fetaui lelei lava mo ave eletise axisymmetric. I lenei vaega, o se faiga fa'atatau fa'amaneta tutusa mo le tausia o le fesiitaiga mamao o ave penitala faalua ua fautuaina. I le iloiloina o le fanua fa'amaneta na gaosia ma le afifi o ave, o le mamanu o le faiga fa'atatau ua fautuaina, ma su'esu'eina le fa'afitauli o le maaleale. E tusa ai ma le talitonuga o le fesiitaiga mautu o se ave penitala e tasi18,19, e mafai ona fuafuaina le tau o le fanua fa'amaneta Brillouin e ala i le fua fa'atatau (2). I lenei pepa, matou te fa'aogaina fo'i lenei tutusa e fa'atatau ai le fanua fa'amaneta o se ave penitala faalua ua tufatufaina i autafa. Fa'atasi ai ma le fana eletise ua mamanuina i lenei pepa, o le tau o le fanua fa'amaneta ua fuafuaina e tusa ma le 4000 Gs. E tusa ai ma le Ref. 20, 1.5-2 taimi o le tau ua fuafuaina e masani ona filifilia i mamanu fa'atino.
O le Ata 12 o loʻo faʻaalia ai le fausaga o se faiga faʻatatau o le fanua maneta tutusa. O le vaega lanumoana o le maneta tumau ua faʻamanetaina i le itu axial. O le filifiliga o meafaitino o le NdFeB poʻo le FeCoNi. O le remanence Br ua setiina i le faʻataʻitaʻiga simulation o le 1.3 T ma le permeability o le 1.05. Ina ia mautinoa le mautu o le fesiitaiga o le ave i le matagaluega atoa, o le umi o le maneta e seti muamua i le 70 mm. E le gata i lea, o le tele o le maneta i le itu x e fuafua ai pe tutusa le fanua maneta transverse i le auala ave, lea e manaʻomia ai le tele i le itu x e le mafai ona laʻititi tele. I le taimi lava e tasi, i le mafaufauina o le tau ma le mamafa o le paipa atoa, e le tatau ona tele tele le tele o le maneta. O le mea lea, o maneta e seti muamua i le 150 mm × 150 mm × 70 mm. I le taimi nei, ina ia mautinoa e mafai ona tuʻu le matagaluega atoa o galu lemu i le faiga faʻatatau, o le mamao i le va o maneta e setiina i le 20mm.
I le 2015, na fautuaina ai e Purna Chandra Panda21 se fasi pou e iai se pu fou e fa'asitepu i totonu o se faiga fa'atatau fa'amaneta tutusa, lea e mafai ona fa'aitiitia atili ai le tele o le tafe o le flux i le cathode ma le fanua fa'amaneta fa'alava e gaosia i le pu o le fasi pou. I totonu o lenei pepa, matou te fa'aopoopoina se fausaga fa'asitepu i le fasi pou o le faiga fa'atatau. O le mafiafia o le fasi pou e seti muamua i le 1.5mm, o le maualuga ma le lautele o la'asaga e tolu e 0.5mm, ma o le mamao i le va o pu o le fasi pou e 2mm, e pei ona fa'aalia i le Ata 13.
O le Ata 14a o loʻo faʻaalia ai le tufatufaina o le fanua maneta axial i luga o le ogatotonu o ave eletise e lua. E mafai ona iloa atu o malosiaga o le fanua maneta i luga o ave eletise e lua e tutusa. O le tau o le fanua maneta e tusa ma le 6000 Gs, o le 1.5 taimi lea o le fanua Brillouin faʻateorē e faʻateleina ai le faʻasalalauga ma le faʻatinoina o le taulaʻi. I le taimi lava e tasi, o le fanua maneta i le cathode e toetoe lava 0, o loʻo faʻaalia ai o le vaega pole e iai sona aafiaga lelei i le puipuia o le tafe o le flux maneta. O le Ata 14b o loʻo faʻaalia ai le tufatufaina o le fanua maneta transverse I le itu z i le pito i luga o ave eletise e lua. E mafai ona iloa atu o le fanua maneta transverse e itiiti ifo i le 200 Gs naʻo le pu o le vaega pole, ae i le matagaluega o galu lemu, o le fanua maneta transverse e toetoe lava leai, lea e faʻamaonia ai o le faatosinaga o le fanua maneta transverse i luga o le ave eletise e leai se aoga. Ina ia puipuia le saturation maneta o vaega pole, e tatau ona suʻesuʻeina le malosi o le fanua maneta i totonu o vaega pole. O le Ata 14c o loʻo faʻaalia ai le tau atoatoa o le tufatufaina o le fanua maneta i totonu o le vaega pole. E mafai ona iloa atu o le tau atoatoa o le fanua maneta e itiiti ifo le malosi nai lo le 1.2T, o lona uiga o le a le tupu le saturation fa'amagnetisi o le fasi pou.
O le tufatufaina atu o le malosi o le fanua maneta mo le Br = 1.3 T.(a) O le tufatufaina atu o le fanua axial.(b) O le tufatufaina atu o le fanua lateral E i le itu z.(c) O le taua atoatoa o le tufatufaina atu o le fanua i totonu o le fasi pou.
E faʻavae i luga o le CST PS module, o le tulaga faʻatatau axial o le fana dual beam ma le faiga faʻatatau ua faʻaleleia atili. E tusa ai ma le Ref. 9 ma simulations, o le nofoaga sili ona lelei o le mea e ufiufi ai le fasi anode ma le fasi pole mai le maneta. Peitaʻi, na maua ai afai e setiina le remanence i le 1.3T, o le transmittance o le electron beam e le mafai ona oʻo atu i le 99%. I le faʻateleina o le remanence i le 1.4 T, o le a faʻateleina le focusing magnetic field i le 6500 Gs. O le beam trajectories i luga o le xoz ma le yoz planes o loʻo faʻaalia i le Ata 15. E mafai ona vaʻaia o le beam e iai le transmission lelei, suiga laiti, ma le mamao o le transmission e sili atu i le 45mm.
O ala o ave penitala faalua i lalo o se faiga fa'amaneta tutusa ma le Br = 1.4 T.(a) vaalele xoz.(b) vaalele yoz.
O loʻo faʻaalia i le Ata 16 le vaega o le ave i tulaga eseese e ese mai le cathode. E mafai ona iloa atu o le foliga o le vaega o le ave i le faiga o le taulaʻiga o loʻo tausia lelei, ma e le tele se suiga o le lautele o le vaega. O loʻo faʻaalia i le Ata 17 ia afifi o ave i le itu x ma le y, i le faasologa lava. E mafai ona iloa atu o le suiga o le ave i itu uma e lua e matua laʻititi lava. O loʻo faʻaalia i le Ata 18 taunuuga o le faʻataʻitaʻiga o le tafe o le ave. O taunuuga e faʻaalia ai o le tafe e tusa ma le 2 × 80 mA, lea e ogatusa ma le tau fuafuaina i le mamanu o le fana eletise.
O le vaega fa'alava o le ave eletise (fa'atasi ai ma le faiga fa'atatau) i tulaga eseese e mamao ese mai le cathode.
I le mafaufauina o se faasologa o faafitauli e pei o mea sese o le faapotopotoga, fesuiaiga o le voltage, ma suiga i le malosi o le fanua maneta i galuega faatino, e tatau ai ona iloilo le lagona o le faiga taulai. Talu ai ona o loo i ai se va i le va o le fasi anode ma le fasi pole i le faagasologa moni, e manaomia ona setiina lenei va i le simulation. O le tau o le va na setiina i le 0.2 mm ma o le Ata 19a o loo faaalia ai le afifi o le beam ma le tafe o le beam i le itu y. O lenei taunuuga e faaalia ai e le taua tele le suiga i le afifi o le beam ma e toetoe lava a le suia le tafe o le beam. O le mea lea, e le lagona e le faiga ni mea sese o le faapotopotoga. Mo le fesuiaiga o le voltage avetaavale, o le vaega sese ua setiina i le ±0.5 kV. O le Ata 19b o loo faaalia ai taunuuga o le faatusatusaga. E mafai ona iloa atu o le suiga o le voltage e itiiti sona aafiaga i le afifi o le beam. O le vaega sese ua setiina mai le -0.02 i le +0.03 T mo suiga i le malosi o le fanua maneta. O taunuuga o le faatusatusaga o loo faaalia i le Ata 20. E mafai ona iloa atu e toetoe lava a le suia le afifi o le beam, o lona uiga o le EOS atoa e le lagona i suiga i le malosi o le fanua maneta.
O le fa'asologa o le ave ma le tafe o le eletise i lalo o se faiga fa'atatau tutusa o le maneta. (a) O le fa'apalepale o le fa'apotopotoga e 0.2 mm. (b) O le suiga o le voltage o le ta'avale e ±0.5 kV.
O le teuga o le ave i lalo o se faiga fa'atatau fa'amaneta tutusa fa'atasi ai ma le suiga o le malosi o le fanua fa'amaneta axial e amata mai le 0.63 i le 0.68 T.
Ina ia mautinoa o le faiga fa'atatau ua mamanuina i lenei pepa e mafai ona fetaui ma le HFS, e tatau ona tu'ufa'atasia le faiga fa'atatau ma le HFS mo su'esu'ega. O lo'o fa'aalia i le Ata 21 se fa'atusatusaga o afifi o ave e iai ma e leai se HFS ua utaina. O taunu'uga e fa'aalia ai e le tele se suiga o le afifi o ave pe a utaina le HFS atoa. O le mea lea, o le faiga fa'atatau e talafeagai mo le HFS o le paipa galu femalagaa'i o le mamanu o lo'o i luga.
Ina ia faʻamaonia le saʻo o le EOS o loʻo fautuaina i le Vaega III ma suʻesuʻe le faʻatinoga o le 220 GHz SDV-TWT, o loʻo faʻatinoina ai se faʻataʻitaʻiga 3D-PIC o fegalegaleaiga o le beam-wave. Ona o tapulaʻa o polokalama faʻataʻitaʻi, matou te leʻi mafai ona faʻaopoopoina le EOS atoa i le HFS. O le mea lea, na suia ai le fana eletise i se foliga tutusa e faʻasalalauina ai le eletise ma le lautele o le 0.13mm ma le mamao i le va o foliga e lua o le 0.31mm, o parakalafa tutusa e pei o le fana eletise na mamanuina i luga. Ona o le le lagona ma le mautu lelei o le EOS, e mafai ona faʻaleleia lelei le voltage o le avetaavale e ausia ai le malosiaga sili ona lelei i le faʻataʻitaʻiga PIC. O taunuʻuga o le faʻataʻitaʻiga e faʻaalia ai e mafai ona maua le malosiaga o le faʻasalalauina ma le maua i se voltage o le avetaavale o le 20.6 kV, o le tafe o le beam o le 2 × 80 mA (603 A/cm2), ma le malosiaga ulufale o le 0.05 W.
Ina ia maua le faailoilo sili ona lelei, e manaʻomia foʻi ona faʻaleleia le aofaʻi o taʻamilosaga. E maua le malosiaga sili ona lelei pe a 42 + 48 taʻamilosaga le aofaʻi o laʻasaga e lua, e pei ona faʻaalia i le Ata 22a. O se faailoilo ulufale e 0.05 W ua faʻateleina i le 314 W ma le faʻateleina o le 38 dB. O le fusi o le malosiaga o le faʻalauiloa e maua mai le Fast Fourier Transform (FFT) e mama, e oʻo atu i le 220 GHz. O loʻo faʻaalia i le Ata 22b le tufatufaina atu o le malosiaga eletise i le SWS, ma le tele o eletise e leiloa le malosiaga. O lenei taunuuga e faʻaalia ai e mafai e le SDV-SWS ona liua le malosiaga kinetic o eletise i faailoilo RF, ma faʻapea ona faʻateleina ai le faʻailoga.
Fa'ailo fa'alauiloa SDV-SWS i le 220 GHz.(a) Malosiaga fa'alauiloa fa'atasi ai ma le fusi o le alaleo ua aofia ai.(b) Tufatufaina o le malosi o eletise fa'atasi ai ma le ave eletise i le pito o le fa'apipi'iga SWS.
O lo'o fa'aalia i le Ata 23 le bandwidth o le malosiaga o le output ma le gain o le dual-mode dual-beam SDV-TWT. E mafai ona fa'aleleia atili le fa'atinoga o le output e ala i le fa'ateleina o frequencies mai le 200 i le 275 GHz ma le fa'aleleia atili o le voltage o le drive. O lenei taunuuga e fa'aalia ai e mafai e le bandwidth 3-dB ona ufiufi le 205 i le 275 GHz, o lona uiga e mafai e le dual-mode operation ona fa'alauteleina tele le bandwidth o le operating.
Peita’i, e tusa ai ma le Ata 2a, ua tatou iloa o lo’o i ai se fusi taofi i le va o faiga fa’apena ma faiga tutusa, lea e ono o’o atu ai i ni oscillations e le mana’omia. O le mea lea, e mana’omia ona su’esu’eina le mautu o galuega i tafatafa o taofi. O Ata 24a-c o taunuuga o le simulation 20 ns i le 265.3 GHz, 265.35 GHz, ma le 265.4 GHz, i le faasologa. E mafai ona iloa e ui lava o lo’o i ai ni suiga i taunuuga o le simulation, ae o le malosiaga o le output e mautu lava. O lo’o fa’aalia fo’i le spectrum i le Ata 24 i le faasologa, o le spectrum e mama. O nei taunuuga e fa’ailoa mai ai e leai se oscillation e ia lava e lata ane i le stopband.
E manaʻomia le gaosiga ma le fuaina e faʻamaonia ai le saʻo o le HFS atoa. I lenei vaega, o le HFS e gaosia e faʻaaoga ai le tekinolosi faʻakomepiuta numera (CNC) faʻatasi ai ma le lautele o le meafaigaluega e 0.1 mm ma le saʻo o le masini e 10 μm. O mea mo le fausaga maualuga e maua mai i le kopa maualuga e leai se okesene (OFHC). O loʻo faʻaalia i le Ata 25a le fausaga ua gaosia. O le fausaga atoa e 66.00 mm le umi, 20.00 mm le lautele ma le 8.66 mm le maualuga. E valu pu o loʻo faʻasalalauina i le fausaga. O loʻo faʻaalia i le Ata 25b le fausaga e ala i le scanning electron microscopy (SEM). O lau o lenei fausaga e gaosia tutusa ma e lelei le mageso o luga. A maeʻa le fuaina saʻo, o le sese atoa o le masini e itiiti ifo i le 5%, ma o le mageso o luga e tusa ma le 0.4μm. O le fausaga masini e ausia ai manaʻoga o le mamanu ma le saʻo.
O loʻo faʻaalia i le Ata 26 le faʻatusatusaga i le va o taunuʻuga moni o suʻega ma faʻataʻitaʻiga o le faʻatinoga o le fesiitaiga. O le Port 1 ma le Port 2 i le Ata 26a e fetaui ma ports input ma output o le HFS, ma e tutusa ma le Port 1 ma le Port 4 i le Ata 3. O taunuʻuga moni o le fuaina o le S11 e sili atu teisi nai lo taunuʻuga o le faʻataʻitaʻiga. I le taimi lava e tasi, o taunuʻuga fuaina o le S21 e sili atu teisi le leaga. Atonu o le mafuaʻaga ona o le maualuga tele o le conductivity o meafaitino ua setiina i le faʻataʻitaʻiga ma le leaga o le roughness o le fogaeleele pe a uma ona faʻamasiniina moni. I le aotelega, o taunuʻuga fuaina e ogatasi lelei ma taunuʻuga o le faʻataʻitaʻiga, ma o le bandwidth o le fesiitaiga e ausia le manaʻoga o le 70 GHz, lea e faʻamaonia ai le mafai ma le saʻo o le dual-mode SDV-TWT ua fautuaina. O le mea lea, faʻatasi ai ma le faiga moni o le gaosiga ma taunuʻuga o suʻega, o le mamanu ultra-broadband dual-beam SDV-TWT ua fautuaina i lenei pepa e mafai ona faʻaaogaina mo le gaosiga ma faʻaoga mulimuli ane.
I totonu o lenei pepa, o loʻo tuʻuina atu ai se mamanu auiliili o se faʻasalalauga planar 220 GHz dual-beam SDV-TWT. O le tuʻufaʻatasiga o le faʻagaioiga dual-mode ma le dual-beam excitation e faʻateleina atili ai le bandwidth faʻagaioiga ma le malosiaga o le output. O le gaosiga ma le suʻega malulu e faʻatinoina foʻi e faʻamaonia ai le saʻo o le HFS atoa. O taunuʻuga moni o le fuaina e ogatasi ma taunuʻuga o le simulation. Mo le EOS e lua-beam ua mamanuina, o se vaega o le ufimata ma electrodes pulea ua faʻaaogaina faʻatasi e gaosia ai se ave penitala e lua. I lalo o le fanua faʻapitoa e taulaʻi tutusa, o le ave eletise e mafai ona faʻasalalauina ma le mautu i mamao mamao ma foliga lelei. I le lumanaʻi, o le a faia le gaosiga ma le suʻega o le EOS, ma o le a faia foʻi le suʻega vevela o le TWT atoa. O lenei fuafuaga mamanu SDV-TWT ua fautuaina i totonu o lenei pepa e tuʻufaʻatasia atoatoa ai le tekinolosi faʻagasologa o le vaalele ua matua, ma faʻaalia ai le gafatia tele i faʻailoga o le faʻatinoga ma le faʻagasologa ma le faʻapotopotoga. O le mea lea, o lenei pepa e talitonu o le fausaga planar e sili ona foliga mai o le a avea ma aga masani o le atinaʻeina o masini eletise vacuum i le terahertz band.
O le tele o faʻamaumauga mata ma faʻataʻitaʻiga auʻiliʻili i lenei suʻesuʻega ua aofia ai i totonu o lenei pepa. E mafai ona maua nisi faʻamatalaga talafeagai mai le tusitala talafeagai pe a talosagaina.
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