ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.com เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่คุณใช้มีการรองรับ CSS อย่างจำกัด เพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดตแล้ว (หรือปิดโหมดการทำงานร่วมกันใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่ามีการรองรับอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
ในบทความนี้ ได้มีการออกแบบและตรวจสอบหลอดคลื่นเคลื่อนที่ใบมีดคู่สลับแบนด์วิดท์สูง 220GHz ขั้นแรก ได้มีการเสนอโครงสร้างคลื่นช้าใบมีดคู่แบบระนาบและลำแสงคู่สลับกัน โดยใช้รูปแบบการทำงานแบบดูอัลโหมด ประสิทธิภาพในการส่งสัญญาณและแบนด์วิดท์จะเกือบสองเท่าของโหมดเดี่ยว ประการที่สอง เพื่อตอบสนองความต้องการของพลังงานเอาต์พุตสูงและปรับปรุงเสถียรภาพของหลอดคลื่นเคลื่อนที่ จึงได้ออกแบบระบบออปติกอิเล็กทรอนิกส์รูปดินสอคู่ โดยมีแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อนอยู่ที่ 20~21 kV และกระแสไฟฟ้าอยู่ที่ 2 × 80 mA เป้าหมายการออกแบบ โดยใช้ส่วนหน้ากากและอิเล็กโทรดควบคุมในปืนลำแสงคู่ จึงสามารถโฟกัสลำแสงดินสอสองลำไปตามจุดศูนย์กลางที่เกี่ยวข้องด้วยอัตราส่วนการบีบอัดที่ 7 ระยะโฟกัสอยู่ที่ประมาณ 0.18 มม. และมีเสถียรภาพดี นอกจากนี้ ระบบโฟกัสแม่เหล็กที่สม่ำเสมอยังได้รับการปรับให้เหมาะสม ระยะการส่งสัญญาณที่เสถียรของลำแสงอิเล็กตรอนคู่ระนาบสามารถไปถึง 45 มม. และสนามแม่เหล็กโฟกัสอยู่ที่ 0.6 T ซึ่งเพียงพอที่จะครอบคลุมทั้ง ระบบความถี่สูง (HFS) จากนั้น เพื่อตรวจสอบการใช้งานของระบบอิเล็กตรอน-ออปติกและประสิทธิภาพของโครงสร้างคลื่นช้า จึงได้ทำการจำลองเซลล์อนุภาค (PIC) บน HFS ทั้งหมดด้วย ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าระบบปฏิสัมพันธ์ของลำแสงสามารถบรรลุพลังงานเอาต์พุตสูงสุดที่เกือบ 310 W ที่ 220 GHz แรงดันไฟฟ้าของลำแสงที่เหมาะสมคือ 20.6 kV กระแสลำแสงคือ 2 × 80 mA อัตราขยายคือ 38 dB และแบนด์วิดท์ 3 dB เกิน 35 dB ประมาณ 70 GHz ในที่สุด การผลิตโครงสร้างจุลภาคที่มีความแม่นยำสูงจะดำเนินการเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของ HFS และผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าแบนด์วิดท์และคุณลักษณะในการส่งสัญญาณสอดคล้องกับผลการจำลอง ดังนั้น คาดว่าโครงร่างที่เสนอในเอกสารนี้จะพัฒนาแหล่งกำเนิดรังสีแบนด์วิดท์เทราเฮิรตซ์กำลังสูงและมีศักยภาพสำหรับการใช้งานในอนาคต
ในฐานะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สูญญากาศแบบดั้งเดิม ท่อคลื่นเคลื่อนที่ (TWT) มีบทบาทที่ไม่สามารถแทนที่ได้ในแอปพลิเคชันต่างๆ มากมาย เช่น เรดาร์ความละเอียดสูง ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม และการสำรวจอวกาศ1,2,3 อย่างไรก็ตาม เมื่อความถี่ในการทำงานเข้าสู่ย่านเทราเฮิรตซ์ TWT แบบโพรงคู่แบบดั้งเดิมและ TWT แบบเกลียวไม่สามารถตอบสนองความต้องการของผู้คนได้เนื่องจากกำลังส่งออกที่ค่อนข้างต่ำ แบนด์วิดท์แคบ และกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน ดังนั้น การปรับปรุงประสิทธิภาพของย่านเทราเฮิรตซ์อย่างครอบคลุมจึงกลายเป็นปัญหาที่สถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์หลายแห่งกังวลใจมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โครงสร้างคลื่นช้าแบบใหม่ (SWS) เช่น โครงสร้างใบมีดคู่สลับ (SDV) และโครงสร้างท่อนำคลื่นแบบพับ (FW) ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางเนื่องจากโครงสร้างแบบระนาบตามธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง SDV-SWS แบบใหม่ที่มีศักยภาพที่มีแนวโน้มดี โครงสร้างนี้ได้รับการเสนอโดย UC-Davis ในปี 20084 โครงสร้างแบบระนาบสามารถผลิตได้ง่ายโดยใช้เทคนิคการประมวลผลระดับไมโคร-นาโน เช่น การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) และ ปัจจุบัน UC Davis ได้สาธิตเป็นครั้งแรกในปี 2560 ว่า SDV-TWT สามารถสร้างเอาต์พุตกำลังสูงเกิน 100 W และสัญญาณแบนด์วิดท์เกือบ 14 GHz ในแบนด์ G5 อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์เหล่านี้ยังคงมีช่องว่างที่ไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องของกำลังสูงและแบนด์วิดท์กว้างในแบนด์เทราเฮิรตซ์ได้ สำหรับ SDV-TWT แบนด์ G ของ UC-Davis มีการใช้ลำแสงอิเล็กตรอนแบบแผ่น แม้ว่าโครงร่างนี้จะช่วยปรับปรุงความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าของลำแสงได้อย่างมีนัยสำคัญ แต่การจะรักษาระยะการส่งสัญญาณที่ยาวได้นั้นทำได้ยากเนื่องจากระบบออปติกอิเล็กตรอนแบบแผ่นลำแสง (EOS) ที่ไม่เสถียร และมีอุโมงค์ลำแสงแบบโอเวอร์โหมด ซึ่งอาจทำให้ลำแสงปรับตัวเองได้ด้วย – การกระตุ้นและการสั่น 6,7 เพื่อตอบสนองความต้องการของพลังงานเอาต์พุตสูง แบนด์วิดท์กว้าง และเสถียรภาพที่ดีของ THz TWT ในเอกสารนี้มีการเสนอ SDV-SWS แบบลำแสงคู่พร้อมการทำงานแบบสองโหมด นั่นคือ เพื่อเพิ่มแบนด์วิดท์การทำงาน จึงมีการเสนอและแนะนำการทำงานแบบสองโหมดในโครงสร้างนี้ และเพื่อเพิ่มพลังงานเอาต์พุต จึงใช้การกระจายแบบระนาบของลำแสงดินสอคู่ด้วย วิทยุลำแสงดินสอเดี่ยวมีขนาดค่อนข้างเล็กเนื่องจากข้อจำกัดด้านขนาดแนวตั้ง หากความหนาแน่นของกระแสสูงเกินไป กระแสลำแสงจะต้องลดลง ส่งผลให้มีพลังงานเอาต์พุตค่อนข้างต่ำ เพื่อปรับปรุงกระแสลำแสง จึงได้มีการคิดค้น EOS แบบมัลติบีมแบบกระจายระนาบ ซึ่งใช้ประโยชน์จากขนาดด้านข้างของ SWS เนื่องมาจากการสร้างอุโมงค์ลำแสงอิสระ มัลติบีมแบบกระจายระนาบจึงสามารถบรรลุพลังงานเอาต์พุตสูงได้โดยรักษากระแสลำแสงรวมสูงและกระแสเล็กน้อยต่อลำแสง ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการสร้างอุโมงค์ลำแสงแบบโอเวอร์โหมดเมื่อเทียบกับอุปกรณ์แผ่นลำแสง ดังนั้น จึงเป็นประโยชน์ที่จะรักษาเสถียรภาพของท่อคลื่นเคลื่อนที่ บนพื้นฐาน จากผลงานก่อนหน้านี้8,9 เอกสารนี้เสนอการโฟกัสลำแสงดินสอคู่แบบสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอแบนด์ G EOS ซึ่งสามารถปรับปรุงระยะการส่งสัญญาณที่เสถียรของลำแสงได้อย่างมาก และยังเพิ่มพื้นที่การโต้ตอบของลำแสงได้อีก จึงปรับปรุงกำลังเอาต์พุตได้อย่างมาก
โครงสร้างของเอกสารฉบับนี้เป็นดังนี้ ขั้นแรกจะอธิบายการออกแบบเซลล์ SWS พร้อมด้วยพารามิเตอร์ การวิเคราะห์ลักษณะการกระจาย และผลการจำลองความถี่สูง จากนั้นจะออกแบบระบบ EOS ของลำแสงดินสอคู่และระบบปฏิสัมพันธ์ของลำแสงตามโครงสร้างของเซลล์ยูนิต นอกจากนี้ เอกสารฉบับนี้ยังนำเสนอผลการจำลองอนุภาคภายในเซลล์เพื่อยืนยันการใช้งาน EOS และประสิทธิภาพของ SDV-TWT นอกจากนี้ เอกสารยังได้นำเสนอผลการผลิตและการทดสอบความเย็นอย่างคร่าวๆ เพื่อยืนยันความถูกต้องของ HFS ทั้งหมด และสุดท้ายจะสรุปผล
โครงสร้างแบบคลื่นช้าซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของ TWT ระบุว่าความเร็วอิเล็กตรอนตรงกับความเร็วเฟสของ SWS หรือไม่ และด้วยเหตุนี้จึงมีอิทธิพลอย่างมากต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างลำแสงกับคลื่น เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ TWT ทั้งหมด จึงได้ออกแบบโครงสร้างปฏิสัมพันธ์ที่ปรับปรุงใหม่ โครงสร้างของเซลล์ยูนิตแสดงไว้ในรูปที่ 1 เมื่อพิจารณาถึงความไม่เสถียรของแผ่นคานและข้อจำกัดด้านพลังงานของลำแสงปากกาเดี่ยว โครงสร้างจึงใช้ลำแสงปากกาคู่เพื่อปรับปรุงพลังงานเอาต์พุตและเสถียรภาพในการทำงานเพิ่มเติม ในขณะเดียวกัน เพื่อเพิ่มแบนด์วิดท์การทำงาน จึงมีการเสนอโหมดคู่สำหรับการทำงานของ SWS เนื่องจากความสมมาตรของโครงสร้าง SDV จึงสามารถแบ่งสมการการกระจายของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าออกเป็นโหมดคี่และโหมดคู่ได้ ในเวลาเดียวกัน โหมดคี่พื้นฐานของแบนด์ความถี่ต่ำและโหมดคู่พื้นฐานของแบนด์ความถี่สูงจะใช้เพื่อดำเนินการซิงโครไนซ์แบนด์วิดท์กว้างของปฏิสัมพันธ์ลำแสง จึงช่วยปรับปรุงแบนด์วิดท์การทำงานเพิ่มเติม
ตามความต้องการด้านพลังงาน ท่อทั้งหมดได้รับการออกแบบด้วยแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อน 20 กิโลโวลต์และกระแสไฟฟ้าลำแสงคู่ 2 × 80 มิลลิแอมป์ เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าตรงกับแบนด์วิดท์การทำงานของ SDV-SWS มากที่สุด เราจำเป็นต้องคำนวณความยาวของช่วงเวลา p ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าลำแสงและช่วงเวลาแสดงอยู่ในสมการ (1)10:
การตั้งค่าเฟสชิฟต์เป็น 2.5π ที่ความถี่กลาง 220 GHz สามารถคำนวณคาบ p ได้ว่า 0.46 มม. รูปที่ 2a แสดงคุณสมบัติการกระจายตัวของเซลล์ยูนิต SWS เส้นลำแสง 20 กิโลโวลต์ตรงกับเส้นโค้งไบโมดอลได้ดีมาก แบนด์ความถี่ที่ตรงกันสามารถไปถึงประมาณ 70 GHz ในช่วง 210–265.3 GHz (โหมดคี่) และ 265.4–280 GHz (โหมดคู่) รูปที่ 2b แสดงค่าอิมพีแดนซ์การจับคู่เฉลี่ย ซึ่งมากกว่า 0.6 Ω จาก 210 ถึง 290 GHz ซึ่งบ่งชี้ว่าอาจมีการโต้ตอบที่รุนแรงเกิดขึ้นในแบนด์วิดท์การทำงาน
(ก) ลักษณะการกระจายของ SDV-SWS โหมดคู่ที่มีบีมไลน์อิเล็กตรอน 20 กิโลโวลต์ (ข) อิมพีแดนซ์ปฏิสัมพันธ์ของวงจรคลื่นช้า SDV
อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ามีแบนด์แก๊ประหว่างโหมดคี่และโหมดคู่ และโดยทั่วไปเราเรียกแบนด์แก๊ปนี้ว่าสต็อปแบนด์ ดังที่แสดงในรูปที่ 2a หากใช้งาน TWT ใกล้แบนด์ความถี่นี้ อาจเกิดความแรงของการจับคู่ลำแสงที่รุนแรง ซึ่งจะนำไปสู่การแกว่งที่ไม่ต้องการ ในการใช้งานจริง โดยทั่วไปเราจะหลีกเลี่ยงการใช้ TWT ใกล้สต็อปแบนด์ อย่างไรก็ตาม จะเห็นได้ว่าแบนด์แก๊ปของโครงสร้างคลื่นช้านี้คือ 0.1 GHz เท่านั้น เป็นการยากที่จะระบุว่าแบนด์แก๊ปเล็กๆ นี้ทำให้เกิดการแกว่งหรือไม่ ดังนั้น ความเสถียรของการทำงานรอบแบนด์สต็อปจะถูกตรวจสอบในส่วนจำลอง PIC ต่อไปนี้ เพื่อวิเคราะห์ว่าอาจเกิดการแกว่งที่ไม่ต้องการได้หรือไม่
รูปที่ 3 แสดงแบบจำลองของ HFS ทั้งหมด ประกอบด้วย SDV-SWS สองขั้นที่เชื่อมต่อด้วยตัวสะท้อนแสง Bragg หน้าที่ของตัวสะท้อนแสงคือตัดการส่งสัญญาณระหว่างสองขั้น ระงับการแกว่งและการสะท้อนของโหมดที่ไม่ทำงาน เช่น โหมดลำดับสูงที่สร้างขึ้นระหว่างใบพัดบนและล่าง จึงช่วยปรับปรุงเสถียรภาพของท่อทั้งหมดได้อย่างมาก สำหรับการเชื่อมต่อกับสภาพแวดล้อมภายนอก จะใช้คัปปลิ้งเรียวเชิงเส้นเพื่อเชื่อมต่อ SWS เข้ากับท่อนำคลื่นมาตรฐาน WR-4 ด้วย ค่าสัมประสิทธิ์การส่งสัญญาณของโครงสร้างสองระดับจะวัดโดยตัวแก้ปัญหาโดเมนเวลาในซอฟต์แวร์จำลองสามมิติ เมื่อพิจารณาถึงผลกระทบจริงของแบนด์เทราเฮิรตซ์ต่อวัสดุ วัสดุของซองสูญญากาศจะถูกตั้งค่าเป็นทองแดงก่อน และค่าการนำไฟฟ้าจะลดลงเหลือ 2.25×107 S/m12
รูปที่ 4 แสดงผลการส่งสัญญาณของ HFS ที่มีและไม่มีตัวต่อเรียวเชิงเส้น ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าตัวต่อมีผลเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณของ HFS ทั้งหมด การสูญเสียการส่งกลับ (S11 < − 10 dB) และการสูญเสียการแทรก (S21 > − 5 dB) ของระบบทั้งหมดในบรอดแบนด์ 207~280 GHz แสดงให้เห็นว่า HFS มีลักษณะการส่งสัญญาณที่ดี
เนื่องจากเป็นแหล่งจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สูญญากาศ ปืนอิเล็กตรอนจึงกำหนดโดยตรงว่าอุปกรณ์สามารถสร้างพลังงานเอาต์พุตเพียงพอหรือไม่ เมื่อรวมกับการวิเคราะห์ HFS ในหัวข้อที่ II จำเป็นต้องออกแบบ EOS แบบลำแสงคู่เพื่อให้มีพลังงานเพียงพอ ในส่วนนี้ โดยอิงจากผลงานก่อนหน้านี้ในแบนด์ W8,9 จึงได้ออกแบบปืนอิเล็กตรอนแบบดินสอคู่โดยใช้ชิ้นส่วนหน้ากากระนาบและอิเล็กโทรดควบคุม ก่อนอื่น ให้ปฏิบัติตามข้อกำหนดการออกแบบของ SWS ในหัวข้อ ตามที่แสดงในรูปที่ 1 2 แรงดันขับเคลื่อน Ua ของลำแสงอิเล็กตรอนถูกตั้งค่าเบื้องต้นเป็น 20 kV กระแส I ของลำแสงอิเล็กตรอนทั้งสองลำมีค่าเท่ากันที่ 80 mA และเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสง dw ของลำแสงอิเล็กตรอนคือ 0.13 มม. ในเวลาเดียวกันเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถบรรลุความหนาแน่นของกระแสของลำแสงอิเล็กตรอนและแคโทดได้ อัตราส่วนการบีบอัดของลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกตั้งเป็น 7 ดังนั้นความหนาแน่นของกระแสของลำแสงอิเล็กตรอนคือ 603 A/cm2 และความหนาแน่นของกระแสของแคโทดคือ 86 A/cm2 ซึ่งสามารถทำได้โดย สิ่งนี้ทำได้โดยใช้วัสดุแคโทดใหม่ ตามทฤษฎีการออกแบบ 14, 15, 16, 17 ปืนอิเล็กตรอน Pierce ทั่วไปสามารถระบุได้อย่างเฉพาะเจาะจง
รูปที่ 5 แสดงแผนผังแนวนอนและแนวตั้งของปืนตามลำดับ จะเห็นได้ว่าโปรไฟล์ของปืนอิเล็กตรอนในทิศทาง x แทบจะเหมือนกันกับปืนอิเล็กตรอนแบบแผ่นทั่วไป ในขณะที่ในทิศทาง y ลำแสงอิเล็กตรอนทั้งสองถูกแยกจากกันบางส่วนโดยหน้ากาก ตำแหน่งของแคโทดทั้งสองอยู่ที่ x = - 0.155 มม., y = 0 มม. และ x = 0.155 มม., y = 0 มม. ตามลำดับ ตามข้อกำหนดการออกแบบของอัตราส่วนการบีบอัดและขนาดการฉีดอิเล็กตรอน ขนาดของพื้นผิวแคโทดทั้งสองถูกกำหนดให้เป็น 0.91 มม. × 0.13 มม.
เพื่อให้สนามไฟฟ้าโฟกัสที่แต่ละลำแสงอิเล็กตรอนได้รับในทิศทาง x สมมาตรรอบศูนย์กลางของตัวเอง เอกสารนี้จึงใช้ขั้วไฟฟ้าควบคุมกับปืนอิเล็กตรอน โดยการตั้งแรงดันไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้าโฟกัสและขั้วไฟฟ้าควบคุมเป็น −20 kV และแรงดันไฟฟ้าของขั้วบวกเป็น 0 V เราสามารถรับการกระจายวิถีของปืนลำแสงคู่ได้ ดังที่แสดงในรูปที่ 6 จะเห็นได้ว่าอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมามีการบีบอัดที่ดีในทิศทาง y และลำแสงอิเล็กตรอนแต่ละลำจะบรรจบกันในทิศทาง x ตามแนวศูนย์กลางสมมาตรของตัวเอง ซึ่งบ่งชี้ว่าขั้วไฟฟ้าควบคุมจะสร้างสมดุลให้กับสนามไฟฟ้าไม่เท่ากันที่สร้างขึ้นโดยขั้วไฟฟ้าโฟกัส
รูปที่ 7 แสดงซองลำแสงในทิศทาง x และ y ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าระยะการฉายของลำแสงอิเล็กตรอนในทิศทาง x แตกต่างจากในทิศทาง y ระยะการฉายในทิศทาง x คือประมาณ 4 มม. และระยะการฉายในทิศทาง y ใกล้เคียงกับ 7 มม. ดังนั้น ระยะการฉายจริงควรเลือกระหว่าง 4 ถึง 7 มม. รูปที่ 8 แสดงหน้าตัดของลำแสงอิเล็กตรอนที่ระยะ 4.6 มม. จากพื้นผิวแคโทด เราจะเห็นได้ว่ารูปร่างของหน้าตัดนั้นใกล้เคียงกับลำแสงอิเล็กตรอนวงกลมมาตรฐานมากที่สุด ระยะห่างระหว่างลำแสงอิเล็กตรอนทั้งสองลำใกล้เคียงกับ 0.31 มม. ที่ออกแบบไว้ และรัศมีอยู่ที่ประมาณ 0.13 มม. ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ รูปที่ 9 แสดงผลการจำลองกระแสลำแสง จะเห็นได้ว่ากระแสลำแสงทั้งสองกระแสอยู่ที่ 76mA ซึ่งสอดคล้องกับ 80mA ที่ออกแบบไว้
เมื่อพิจารณาถึงความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อนในการใช้งานจริง จำเป็นต้องศึกษาความไวของแรงดันไฟฟ้าของแบบจำลองนี้ ในช่วงแรงดันไฟฟ้า 19.8 ~ 20.6 kV จะได้รับซองกระแสและกระแสลำแสง ดังแสดงในรูปที่ 1 และรูปที่ 1.10 และ 11 จากผลลัพธ์ จะเห็นได้ว่าการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อนไม่มีผลต่อซองกระแสลำแสงอิเล็กตรอน และกระแสลำแสงอิเล็กตรอนเปลี่ยนแปลงเพียง 0.74 ถึง 0.78 A เท่านั้น ดังนั้นจึงถือได้ว่าปืนอิเล็กตรอนที่ออกแบบในบทความนี้มีความไวต่อแรงดันไฟฟ้าที่ดี
ผลกระทบของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในการขับเคลื่อนบนซองลำแสงในทิศทาง x และ y
ระบบโฟกัสแม่เหล็กแบบสม่ำเสมอเป็นระบบโฟกัสแม่เหล็กถาวรทั่วไป เนื่องจากการกระจายของสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอตลอดทั้งช่องลำแสง จึงเหมาะมากสำหรับลำแสงอิเล็กตรอนที่มีแกนสมมาตร ในส่วนนี้ เสนอระบบโฟกัสแม่เหล็กแบบสม่ำเสมอเพื่อรักษาการส่งสัญญาณระยะไกลของลำแสงดินสอคู่ โดยการวิเคราะห์สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นและซองลำแสง เสนอรูปแบบการออกแบบของระบบโฟกัส และศึกษาปัญหาความไว ตามทฤษฎีการส่งสัญญาณที่เสถียรของลำแสงดินสอเดี่ยว18,19 สามารถคำนวณค่าสนามแม่เหล็ก Brillouin ได้จากสมการ (2) ในบทความนี้ เรายังใช้ความเท่าเทียมกันนี้เพื่อประมาณค่าสนามแม่เหล็กของลำแสงดินสอคู่ที่กระจายในด้านข้าง เมื่อรวมกับปืนอิเล็กตรอนที่ออกแบบในบทความนี้ ค่าสนามแม่เหล็กที่คำนวณได้จะอยู่ที่ประมาณ 4,000 Gs ตามเอกสารอ้างอิงที่ 20 โดยปกติจะเลือกค่าที่คำนวณได้ 1.5-2 เท่าของค่าที่คำนวณได้ในการออกแบบเชิงปฏิบัติ
รูปที่ 12 แสดงโครงสร้างของระบบสนามแม่เหล็กโฟกัสสม่ำเสมอ ส่วนสีน้ำเงินคือแม่เหล็กถาวรที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในทิศทางแกน การเลือกวัสดุคือ NdFeB หรือ FeCoNi ค่าคงเหลือ Br ที่กำหนดในแบบจำลองจำลองคือ 1.3 T และค่าการซึมผ่านคือ 1.05 เพื่อให้แน่ใจว่าการส่งลำแสงจะเสถียรในวงจรทั้งหมด ความยาวของแม่เหล็กจะถูกตั้งไว้เป็น 70 มม. ในตอนแรก นอกจากนี้ ขนาดของแม่เหล็กในทิศทาง x จะกำหนดว่าสนามแม่เหล็กขวางในช่องลำแสงจะสม่ำเสมอหรือไม่ ซึ่งต้องใช้ขนาดในทิศทาง x ไม่สามารถเล็กเกินไปได้ ในขณะเดียวกัน เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนและน้ำหนักของท่อทั้งหมด ขนาดของแม่เหล็กไม่ควรใหญ่เกินไป ดังนั้น แม่เหล็กจึงถูกตั้งไว้เป็น 150 มม. × 150 มม. × 70 มม. ในตอนแรก ในขณะเดียวกัน เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถวางวงจรคลื่นช้าทั้งหมดไว้ในระบบโฟกัสได้ ระยะห่างระหว่างแม่เหล็กจะถูกตั้งเป็น 20 มม.
ในปี 2558 Purna Chandra Panda21 ได้เสนอขั้วไฟฟ้าที่มีรูขั้นบันไดใหม่ในระบบโฟกัสแม่เหล็กสม่ำเสมอ ซึ่งสามารถลดขนาดของการรั่วไหลของฟลักซ์ไปยังแคโทดและสนามแม่เหล็กตามขวางที่เกิดขึ้นที่รูขั้วไฟฟ้าได้ ในเอกสารฉบับนี้ เราได้เพิ่มโครงสร้างแบบขั้นบันไดให้กับขั้วไฟฟ้าของระบบโฟกัส ความหนาของขั้วไฟฟ้าถูกกำหนดเบื้องต้นเป็น 1.5 มม. ความสูงและความกว้างของสามขั้นบันไดคือ 0.5 มม. และระยะห่างระหว่างรูขั้วไฟฟ้าคือ 2 มม. ดังที่แสดงในรูปที่ 13
รูปที่ 14a แสดงการกระจายตัวของสนามแม่เหล็กแนวแกนตามแนวแกนของลำแสงอิเล็กตรอนทั้งสองลำ จะเห็นได้ว่าแรงของสนามแม่เหล็กตามแนวลำแสงอิเล็กตรอนทั้งสองเท่ากัน ค่าของสนามแม่เหล็กอยู่ที่ประมาณ 6,000 Gs ซึ่งมากกว่าค่าสนาม Brillouin ตามทฤษฎี 1.5 เท่า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งและโฟกัส ในขณะเดียวกัน สนามแม่เหล็กที่แคโทดก็เกือบ 0 ซึ่งบ่งชี้ว่าชิ้นขั้วมีผลดีในการป้องกันการรั่วไหลของฟลักซ์แม่เหล็ก รูปที่ 14b แสดงการกระจายตัวของสนามแม่เหล็กตามขวาง โดยในทิศทาง z ที่ขอบด้านบนของลำแสงอิเล็กตรอนทั้งสองลำ จะเห็นได้ว่าสนามแม่เหล็กตามขวางมีค่าน้อยกว่า 200 Gs ที่รูชิ้นขั้วเท่านั้น ในขณะที่ในวงจรคลื่นช้า สนามแม่เหล็กตามขวางมีค่าเกือบเป็นศูนย์ ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าอิทธิพลของสนามแม่เหล็กตามขวางที่มีต่อลำแสงอิเล็กตรอนนั้นไม่มีนัยสำคัญ เพื่อป้องกันความอิ่มตัวของแม่เหล็กของชิ้นขั้ว จำเป็นต้องศึกษาความแรงของสนามแม่เหล็กภายในชิ้นขั้ว รูปที่ 14c แสดง ค่าสัมบูรณ์ของการกระจายสนามแม่เหล็กภายในขั้วแม่เหล็ก จะเห็นได้ว่าค่าสัมบูรณ์ของความแรงของสนามแม่เหล็กน้อยกว่า 1.2T แสดงให้เห็นว่าความอิ่มตัวของแม่เหล็กภายในขั้วแม่เหล็กจะไม่เกิดขึ้น
การกระจายความเข้มของสนามแม่เหล็กสำหรับ Br = 1.3 T (a) การกระจายของสนามแกน (b) การกระจายของสนามด้านข้าง โดย ในทิศทาง z (c) ค่าสัมบูรณ์ของการกระจายสนามภายในขั้ว
บนพื้นฐานของโมดูล CST PS ตำแหน่งสัมพันธ์ตามแนวแกนของปืนลำแสงคู่และระบบโฟกัสได้รับการปรับให้เหมาะสม ตามเอกสารอ้างอิงที่ 9 และการจำลอง ตำแหน่งที่เหมาะสมคือจุดที่ชิ้นขั้วบวกทับซ้อนกับชิ้นขั้วห่างจากแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม พบว่าหากตั้งค่าค่าตกค้างเป็น 1.3T การส่งผ่านของลำแสงอิเล็กตรอนจะไม่สามารถเข้าถึง 99% ได้ เมื่อเพิ่มค่าตกค้างเป็น 1.4 T สนามแม่เหล็กโฟกัสจะเพิ่มขึ้นเป็น 6500 Gs เส้นทางของลำแสงบนระนาบ xoz และ yoz แสดงอยู่ในรูปที่ 15 จะเห็นได้ว่าลำแสงมีการส่งผ่านที่ดี มีความผันผวนเล็กน้อย และมีระยะการส่งผ่านมากกว่า 45 มม.
วิถีของลำแสงดินสอคู่ภายใต้ระบบแม่เหล็กที่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยมี Br = 1.4 T.(a) ระนาบ xoz.(b) ระนาบ yoz.
รูปที่ 16 แสดงหน้าตัดของลำแสงในตำแหน่งต่างๆ ที่ห่างจากแคโทด จะเห็นได้ว่ารูปร่างของส่วนลำแสงในระบบโฟกัสยังคงสภาพดี และเส้นผ่านศูนย์กลางของส่วนไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก รูปที่ 17 แสดงซองลำแสงในทิศทาง x และ y ตามลำดับ จะเห็นได้ว่าความผันผวนของลำแสงในทั้งสองทิศทางนั้นน้อยมาก รูปที่ 18 แสดงผลการจำลองกระแสลำแสง ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่ากระแสอยู่ที่ประมาณ 2 × 80 mA ซึ่งสอดคล้องกับค่าที่คำนวณได้ในการออกแบบปืนอิเล็กตรอน
หน้าตัดของลำแสงอิเล็กตรอน (พร้อมระบบโฟกัส) ในตำแหน่งต่างๆ ห่างจากแคโทด
เมื่อพิจารณาถึงปัญหาต่างๆ เช่น ข้อผิดพลาดในการประกอบ ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า และการเปลี่ยนแปลงความแรงของสนามแม่เหล็กในการประมวลผลในทางปฏิบัติ จึงจำเป็นต้องวิเคราะห์ความไวของระบบโฟกัส เนื่องจากมีช่องว่างระหว่างชิ้นขั้วบวกและชิ้นขั้วในการประมวลผลจริง ช่องว่างนี้จึงต้องตั้งค่าในการจำลอง ค่าช่องว่างถูกตั้งค่าเป็น 0.2 มม. และรูปที่ 19a แสดงซองลำแสงและกระแสลำแสงในทิศทาง y ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในซองลำแสงไม่สำคัญและกระแสลำแสงแทบไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น ระบบจึงไม่ไวต่อข้อผิดพลาดในการประกอบ สำหรับความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อน ช่วงข้อผิดพลาดจะถูกตั้งค่าเป็น ±0.5 kV รูปที่ 19b แสดงผลการเปรียบเทียบ จะเห็นได้ว่าการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้ามีผลเพียงเล็กน้อยต่อซองลำแสง ช่วงข้อผิดพลาดจะถูกตั้งค่าตั้งแต่ -0.02 ถึง +0.03 T สำหรับการเปลี่ยนแปลงในความแรงของสนามแม่เหล็ก ผลการเปรียบเทียบจะแสดงในรูปที่ 20 จะเห็นได้ว่าซองลำแสงแทบไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งหมายความว่า EOS ทั้งหมดไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็ก ความเข้มของสนาม
ผลลัพธ์ของซองลำแสงและกระแสภายใต้ระบบโฟกัสแม่เหล็กสม่ำเสมอ (a) ความคลาดเคลื่อนของการประกอบคือ 0.2 มม. (b) ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อนคือ ±0.5 กิโลโวลต์
ซองลำแสงภายใต้ระบบโฟกัสแม่เหล็กสม่ำเสมอโดยมีความแรงของสนามแม่เหล็กแนวแกนผันผวนตั้งแต่ 0.63 ถึง 0.68 T
เพื่อให้แน่ใจว่าระบบโฟกัสที่ออกแบบในเอกสารนี้สามารถจับคู่กับ HFS ​​ได้ จึงจำเป็นต้องรวมระบบโฟกัสและ HFS เข้าด้วยกันเพื่อการวิจัย รูปที่ 21 แสดงการเปรียบเทียบซองลำแสงที่มีและไม่มีการโหลด HFS ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าซองลำแสงไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อโหลด HFS ทั้งหมด ดังนั้น ระบบโฟกัสจึงเหมาะสำหรับ HFS ​​ของท่อคลื่นเคลื่อนที่ของการออกแบบข้างต้น
ในการตรวจสอบความถูกต้องของ EOS ที่เสนอในส่วนที่ III และตรวจสอบประสิทธิภาพของ 220 GHz SDV-TWT เราจึงดำเนินการจำลอง 3D-PIC ของปฏิสัมพันธ์ระหว่างลำแสงและคลื่น เนื่องจากข้อจำกัดของซอฟต์แวร์จำลอง เราจึงไม่สามารถเพิ่ม EOS ทั้งหมดลงใน HFS ได้ ดังนั้น ปืนอิเล็กตรอนจึงถูกแทนที่ด้วยพื้นผิวการปล่อยเทียบเท่าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.13 มม. และระยะห่างระหว่างทั้งสองพื้นผิว 0.31 มม. ซึ่งเป็นพารามิเตอร์เดียวกับปืนอิเล็กตรอนที่ออกแบบไว้ด้านบน เนื่องจากความไม่ไวต่อสิ่งเร้าและความเสถียรที่ดีของ EOS จึงสามารถปรับแรงดันขับเคลื่อนให้เหมาะสมได้อย่างถูกต้องเพื่อให้ได้กำลังส่งออกที่ดีที่สุดในการจำลอง PIC ผลการจำลองแสดงให้เห็นว่ากำลังส่งออกอิ่มตัวและค่าเกนสามารถรับได้ที่แรงดันขับเคลื่อน 20.6 kV กระแสลำแสง 2 × 80 mA (603 A/cm2) และกำลังอินพุต 0.05 W
เพื่อรับสัญญาณเอาต์พุตที่ดีที่สุด จำเป็นต้องปรับจำนวนรอบให้เหมาะสมด้วย จะได้พลังงานเอาต์พุตที่ดีที่สุดเมื่อจำนวนรอบสองขั้นคือ 42 + 48 รอบ ดังที่แสดงในรูปที่ 22a สัญญาณอินพุต 0.05 W จะถูกขยายเป็น 314 W โดยมีอัตราขยาย 38 dB สเปกตรัมพลังงานเอาต์พุตที่ได้จากการแปลงฟูเรียร์แบบรวดเร็ว (FFT) เป็นแบบบริสุทธิ์ โดยมีจุดสูงสุดที่ 220 GHz รูปที่ 22b แสดงการกระจายตำแหน่งตามแนวแกนของพลังงานอิเล็กตรอนใน SWS โดยอิเล็กตรอนส่วนใหญ่จะสูญเสียพลังงาน ผลลัพธ์นี้บ่งชี้ว่า SDV-SWS สามารถแปลงพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนเป็นสัญญาณ RF ได้ จึงทำให้สัญญาณขยายได้
สัญญาณเอาต์พุต SDV-SWS ที่ความถี่ 220 GHz (a) พลังงานเอาต์พุตพร้อมสเปกตรัมที่รวมอยู่ (b) การกระจายพลังงานของอิเล็กตรอนด้วยลำแสงอิเล็กตรอนที่ปลายของส่วนแทรก SWS
รูปที่ 23 แสดงแบนด์วิดท์กำลังเอาต์พุตและค่าเกนของ SDV-TWT แบบดูอัลบีมสองโหมด ประสิทธิภาพเอาต์พุตสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้ด้วยการเพิ่มความถี่แบบกวาดจาก 200 ถึง 275 GHz และปรับแรงดันไฟฟ้าไดรฟ์ให้เหมาะสม ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าแบนด์วิดท์ 3 เดซิเบลสามารถครอบคลุม 205 ถึง 275 GHz ได้ ซึ่งหมายความว่าการทำงานแบบดูอัลโหมดสามารถขยายแบนด์วิดท์การทำงานได้อย่างมาก
อย่างไรก็ตาม จากรูปที่ 2a เรารู้ว่ามีแถบหยุดระหว่างโหมดคี่และโหมดคู่ ซึ่งอาจทำให้เกิดการแกว่งที่ไม่ต้องการ ดังนั้น จำเป็นต้องมีการศึกษาเสถียรภาพการทำงานรอบๆ สต็อป รูปที่ 24a-c เป็นผลการจำลอง 20 นาโนวินาทีที่ 265.3 GHz, 265.35 GHz และ 265.4 GHz ตามลำดับ จะเห็นได้ว่าถึงแม้ผลการจำลองจะมีความผันผวนบ้าง แต่กำลังส่งออกค่อนข้างเสถียร สเปกตรัมยังแสดงในรูปที่ 24 ตามลำดับ โดยสเปกตรัมเป็นสเปกตรัมบริสุทธิ์ ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าไม่มีการแกว่งตัวเองใกล้แถบหยุด
จำเป็นต้องมีการผลิตและการวัดเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของ HFS ทั้งหมด ในส่วนนี้ HFS จะถูกผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือ 0.1 มม. และความแม่นยำในการกลึง 10 μm วัสดุสำหรับโครงสร้างความถี่สูงนั้นมาจากทองแดงที่มีความนำไฟฟ้าสูงปราศจากออกซิเจน (OFHC) รูปที่ 25a แสดงโครงสร้างที่ประดิษฐ์ขึ้น โครงสร้างทั้งหมดมีความยาว 66.00 มม. ความกว้าง 20.00 มม. และความสูง 8.66 มม. มีรูเข็มจำนวน 8 รูกระจายอยู่รอบๆ โครงสร้าง รูปที่ 25b แสดงโครงสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) ใบมีดของโครงสร้างนี้ถูกผลิตขึ้นอย่างสม่ำเสมอและมีความหยาบผิวที่ดี หลังจากการวัดที่แม่นยำแล้ว ข้อผิดพลาดในการกลึงโดยรวมจะน้อยกว่า 5% และความหยาบผิวอยู่ที่ประมาณ 0.4 μm โครงสร้างการกลึงตรงตามข้อกำหนดด้านการออกแบบและความแม่นยำ
รูปที่ 26 แสดงผลการเปรียบเทียบระหว่างผลการทดสอบจริงกับการจำลองประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ พอร์ต 1 และพอร์ต 2 ในรูปที่ 26a สอดคล้องกับพอร์ตอินพุตและเอาต์พุตของ HFS ตามลำดับ และเทียบเท่ากับพอร์ต 1 และพอร์ต 4 ในรูปที่ 3 ผลการวัดจริงของ S11 ดีกว่าผลการจำลองเล็กน้อย ในขณะเดียวกัน ผลการวัดของ S21 ก็แย่กว่าเล็กน้อย สาเหตุอาจเป็นเพราะค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุที่กำหนดไว้ในการจำลองสูงเกินไปและความหยาบของพื้นผิวหลังจากการกลึงจริงไม่ดี โดยรวมแล้ว ผลการวัดสอดคล้องกับผลการจำลอง และแบนด์วิดท์ในการส่งสัญญาณตรงตามข้อกำหนด 70 GHz ซึ่งยืนยันความเป็นไปได้และความถูกต้องของ SDV-TWT แบบดูอัลโหมดที่เสนอ ดังนั้น เมื่อรวมกับกระบวนการผลิตจริงและผลการทดสอบ การออกแบบ SDV-TWT แบบลำแสงคู่ความเร็วสูงพิเศษที่เสนอในเอกสารฉบับนี้จึงสามารถนำไปใช้ในการผลิตและการใช้งานในภายหลังได้
ในบทความนี้จะนำเสนอการออกแบบโดยละเอียดของการกระจายแบบระนาบ 220 GHz แบบลำแสงคู่ SDV-TWT การผสมผสานการทำงานแบบสองโหมดและการกระตุ้นด้วยลำแสงคู่ช่วยเพิ่มแบนด์วิดท์การทำงานและกำลังส่งออกได้มากขึ้น นอกจากนี้ ยังดำเนินการประดิษฐ์และทดสอบความเย็นเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของ HFS ทั้งหมดอีกด้วย ผลการวัดจริงสอดคล้องกับผลการจำลอง สำหรับ EOS แบบลำแสงคู่ที่ออกแบบไว้ มีการใช้ส่วนมาสก์และอิเล็กโทรดควบคุมร่วมกันเพื่อผลิตลำแสงสองแท่ง ภายใต้สนามแม่เหล็กโฟกัสสม่ำเสมอที่ออกแบบไว้ ลำแสงอิเล็กตรอนสามารถส่งได้อย่างเสถียรในระยะทางไกลด้วยรูปร่างที่ดี ในอนาคต จะมีการผลิตและทดสอบ EOS และจะดำเนินการทดสอบความร้อนของ TWT ทั้งหมดด้วยเช่นกัน โครงร่างการออกแบบ SDV-TWT ที่เสนอในบทความนี้ผสมผสานเทคโนโลยีการประมวลผลระนาบที่ครบถ้วนสมบูรณ์ในปัจจุบันเข้าด้วยกัน และแสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ การประมวลผล และการประกอบ ดังนั้น บทความนี้จึงเชื่อว่าโครงสร้างแบบระนาบมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นแนวโน้มการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สูญญากาศในแถบเทราเฮิรตซ์มากที่สุด
ข้อมูลดิบและโมเดลการวิเคราะห์ส่วนใหญ่ในการศึกษาครั้งนี้ได้ถูกรวมไว้ในเอกสารฉบับนี้แล้ว ข้อมูลที่เกี่ยวข้องเพิ่มเติมสามารถขอได้จากผู้เขียนที่เกี่ยวข้องหากมีการร้องขอที่สมเหตุสมผล
Gamzina, D. et al. เครื่องจักรกลซีเอ็นซีระดับนาโนของอิเล็กทรอนิกส์สุญญากาศระดับต่ำกว่าเทราเฮิร์ตซ์ IEEE Trans.electronic devices.63, 4067–4073 (2016)
Malekabadi, A. และ Paoloni, C. การผลิตไมโคร UV-LIGA ของท่อนำคลื่นความถี่ต่ำกว่าเทราเฮิร์ตซ์โดยใช้โฟโตเรซิสต์ SU-8 หลายชั้น J. Micromechanics. Microelectronics. 26, 095010. https://doi.org/10.1088/0960-1317/26/9/095010 (2016).
Dhillon, SS et al.2017 แผนงานเทคโนโลยี THz.J. Physics.D to apply.physics.50, 043001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/4/043001 (2017).
Shin, YM, Barnett, LR และ Luhmann, NC การจำกัดที่เข้มงวดของการแพร่กระจายคลื่นพลาสมอนิกผ่านคลื่นนำทางแบบตาข่ายคู่แบบอัลตราบรอดแบนด์ application.physics.Wright.93, 221504. https://doi.org/10.1063/1.3041646 (2008)
Baig, A. et al. ประสิทธิภาพของเครื่องขยายเสียงหลอดคลื่นเดินทาง 220-GHz ที่ผ่านการกลึงด้วย CNC นาโน IEEE Trans.electronic devices 64, 590–592 (2017)
Han, Y. และ Ruan, CJ การตรวจสอบความไม่เสถียรของไดโอโคตรอนของลำแสงอิเล็กตรอนแผ่นกว้างอนันต์โดยใช้ทฤษฎีแบบจำลองของไหลเย็นระดับมหภาค Chin Phys B. 20, 104101. https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/10/104101 (2011).
Galdetskiy, AV เกี่ยวกับโอกาสในการเพิ่มแบนด์วิดท์โดยการจัดวางแบบระนาบของลำแสงในไคลสตรอนแบบหลายลำแสง ในการประชุมนานาชาติ IEEE ครั้งที่ 12 ว่าด้วยอิเล็กทรอนิกส์สูญญากาศ เมืองบังกาลอร์ ประเทศอินเดีย 5747003, 317–318 https://doi.org/10.1109/IVEC.2011.5747003 (2011)
Nguyen, CJ et al. การออกแบบปืนอิเล็กตรอนสามลำที่มีการกระจายระนาบการแยกลำแสงแคบในท่อคลื่นเคลื่อนที่ใบมีดคู่แบบสลับแบนด์ W[J].Science.Rep. 11, 940.https://doi.org/10.1038/s41598-020-80276-3 (2021)
Wang, PP, Su, YY, Zhang, Z., Wang, WB และ Ruan, CJ ระบบออปติกอิเล็กตรอนแบบกระจายสามลำแสงแบบระนาบพร้อมการแยกลำแสงแคบสำหรับโหมดพื้นฐานแบนด์ W TWT.IEEE Trans.electronic devices.68, 5215–5219 (2021)
Zhan, M. การวิจัยเกี่ยวกับท่อคลื่นเดินทางใบมีดคู่แบบสลับที่มีคานแผ่นคลื่นมิลลิเมตร 20-22 (ปริญญาเอก มหาวิทยาลัย Beihang, 2018)
Ruan, CJ, Zhang, HF, Tao, J. & He, Y. การศึกษาเสถียรภาพปฏิสัมพันธ์ระหว่างคลื่นลำแสงของท่อคลื่นเดินทางใบมีดคู่แบบสลับแบนด์ G การประชุมนานาชาติครั้งที่ 43 เรื่องคลื่นมิลลิเมตรอินฟราเรดและเทราเฮิร์ตซ์ ปี 2018 นาโกย่า 8510263 https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2018.8510263 (2018)