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电子回旋脉塞(Electron Cyclotron Maser,ECM)是基于回旋电子的受激辐射过程,实现电磁波放大的一种高功率微波器件。由于其能有效地工作在毫米以及亚毫米波段,因此在高分辨雷达,通讯,等离子体加热,高能粒子加速等领域展现出了巨大应用前景。 基于反常多普勒效应的慢波电子回旋脉塞(slow-wave ECM)相对于快波回旋管器件展现出了独特的优势,例如更大的带宽,更弱的导波磁场,对电子注质量要求低等。但由于特殊的工作机制,其共振条件不能长时间维持,导致工作效率低下,这严重限制了慢波器件的发展和应用。本文提出了一种通过调制磁场来延长电子注与电磁波(注-波)相互作用时间,从而增强慢波器件效率的一种方法。具体内容如下: 1、对轴向导波磁场引入一阶修正,通过坐标系变换以及迭代法求解,我们直接得到了短程注-波互作用效率的表达式。为了进一步探究工作效率随互作用时间的关系,我们利用Mathmatica软件进行了数值模拟,发现调制磁场确实能有效地提高慢波器件的效率。 2、在一阶修正的基础上,对磁场引入二阶调制,并进行了数值模拟。结果表明该方法能更大限度的从电子注中汲取能量,进一步增强慢波器件的效率,最高效率可达90%,已接近理论极限。 3、将该设想进行拓展,对波导管中导波介质引入类似的调制,并进行理论求解和数值模拟。发现一阶修正后的导波介质也能有效地延长共振时间,提高慢波器件的效率。