磁旋返波震盪器是利用電子迴旋脈射機制(electron cyclotron maser)產生同調電磁波，並且利用電子與波的內部反饋迴路產生振盪，與傳統共振腔結構有所不同，因而具有連續可調的寬頻調頻特性，所以在研究以及實用上都有很大的發展潛力。太赫茲(THz)是十分重要的電磁波能量，在科學研究上或工業領域都有非常重要的應用前景。磁旋返波振盪器在THz頻段雖然具有寬頻帶調節的能力，但是能量轉換效率相對較低，因此探討磁旋返波振盪器的基本特性與效率的提升便是本篇論文的主題。
本文是以在400GHz頻段下 模式的磁旋返波振盪器為研究對象，並操作在第四次迴旋諧波，以降低磁場需求，且採用已設計好的CUSP電子槍，其特性在高頻段下可避免過多的模式競爭，論文根據CUSP電子槍的工作參數為依據，做理論上的計算探討。在線性操作下，電子與電磁波的交互作用形式造成不同的軸向振盪模式，對應到能量吸放之不同；而在非線性操作區間，因為內部反饋迴路的縮收，造成場型逐漸往電子入口處集中，而形成效率對電流或長度的飽和現象。為了進一步提升振盪器的效率，我們借鑒毫米波頻段的研究方法將作用結構之半徑傾斜調變技術引入THz高次諧波磁旋返波振盪器，以提升磁旋返波振盪器的整體效率為目標。

磁旋返波震盪器是利用電子迴旋脈射機制(electron cyclotron maser)產生同調電磁波，並且利用電子與波的內部反饋迴路產生振盪，與傳統共振腔結構有所不同，因而具有連續可調的寬頻調頻特性，所以在研究以及實用上都有很大的發展潛力。太赫茲(THz)是十分重要的電磁波能量，在科學研究上或工業領域都有非常重要的應用前景。磁旋返波振盪器在THz頻段雖然具有寬頻帶調節的能力，但是能量轉換效率相對較低，因此探討磁旋返波振盪器的基本特性與效率的提升便是本篇論文的主題。
本文是以在400GHz頻段下 模式的磁旋返波振盪器為研究對象，並操作在第四次迴旋諧波，以降低磁場需求，且採用已設計好的CUSP電子槍，其特性在高頻段下可避免過多的模式競爭，論文根據CUSP電子槍的工作參數為依據，做理論上的計算探討。在線性操作下，電子與電磁波的交互作用形式造成不同的軸向振盪模式，對應到能量吸放之不同；而在非線性操作區間，因為內部反饋迴路的縮收，造成場型逐漸往電子入口處集中，而形成效率對電流或長度的飽和現象。為了進一步提升振盪器的效率，我們借鑒毫米波頻段的研究方法將作用結構之半徑傾斜調變技術引入THz高次諧波磁旋返波振盪器，以提升磁旋返波振盪器的整體效率為目標。

摘要 i
致謝 ii
內文目錄 ….……..iii
內文目錄 iv
第一章 緒論 1
1.1 Terahertz微波簡介 1
1.2 磁旋管簡介……………………………………………………...3
1.3 電子槍簡介……………………………………………………...4
1.4 電子迴旋脈射原理……………………………………………...6
1.5 諧波交互作用…………………………………………………...9
1.6 論文概述………………………………………………………..12
第二章 非線性理論計算公式 …...13
2.1 電磁波的場方程式 …14
2.2 電子動力學 …19
2.3 電子初始分佈 …21
2.4 邊界條件 …24
2.5 轉換至慢速座標 …26
第三章 磁旋返波振盪器介紹與特性 30
3.1 磁旋返波振盪器的基本原理與特性 30
3.2 操作模式的參數選擇 …32
3.3 參數調變與線性行為 …35
3.4 磁旋返波振盪器的飽和行為 42
摘要 i
致謝 ii
內文目錄 ….……..iii
內文目錄 iv
第一章 緒論 1
1.1 Terahertz微波簡介 1
1.2 磁旋管簡介……………………………………………………...3
1.3 電子槍簡介……………………………………………………...4
1.4 電子迴旋脈射原理……………………………………………...6
1.5 諧波交互作用…………………………………………………...9
1.6 論文概述………………………………………………………..12
第二章 非線性理論計算公式 …...13
2.1 電磁波的場方程式 …14
2.2 電子動力學 …19
2.3 電子初始分佈 …21
2.4 邊界條件 …24
2.5 轉換至慢速座標 …26
第三章 磁旋返波振盪器介紹與特性 30
3.1 磁旋返波振盪器的基本原理與特性 30
3.2 操作模式的參數選擇 …32
3.3 參數調變與線性行為 …35
3.4 磁旋返波振盪器的飽和行為 42



第四章 磁旋返波振盪器之效率分析 47
4.1 改變磁場操作點對效率之影響 48
4.2 均勻波導結構之效率分析 50
4.3 傾斜波導管結構對效率之影響 53
第五章 結論 57
參考文獻 58

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