太赫兹返波振荡器的应用及研究进展

胡林林，蔡金赤，陈洪斌

（中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川绵阳621900）

太赫兹返波振荡器的应用及研究进展

胡林林，蔡金赤，陈洪斌

（中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川绵阳621900）

太赫兹返波振荡器是一种功率高、宽带可调谐、可在常温下连续波工作的辐射源.本文介绍了太赫兹返波振荡器在太赫兹技术研究中的应用需求及其发展现状，说明返波振荡器在太赫兹技术研究中的重要作用和前景，并对太赫兹返波振荡器的最新动态、技术难点进行了分析，可供该种管型研究的参考.

返波振荡器；太赫兹

1 引言

太赫兹（Terahertz，THz）波具有宽瞬时带宽、高信噪比、低辐射能量等独特性质.太赫兹波对非极性物质有很强穿透性，许多大分子的振动和转动频率均落于此波段.因此，太赫兹波可应用于雷达、通信、探测成像、光谱分析、医学诊断等领域.太赫兹技术已成为对国防建设、国民经济和科技发展有重要影响的前沿学科，世界上主要发达国家对太赫兹技术的研究给予了高度重视［1～3］.

随着太赫兹技术应用的迅速发展，太赫兹信号源已成为技术发展的关键因素.在太赫兹探测成像、透射波谱分析、太赫兹波与物质的非线性作用现象研究、以及太赫兹雷达系统研制等方面都需要大功率、宽带可调谐、常温工作、结构紧凑、造价低廉的太赫兹信号源.返波振荡器（Backward Wave Oscillator，BWO）作为经典的电真空器件，具有较高的功率水平、极佳的单色特性和极化性能［3］，通过改变工作电压可实现频率的连续调谐，相对带宽能达到30%以上.BWO为全金属结构，结构紧凑，热力性能良好，可在常温下以连续波状态工作.通过结合LIGA、DRIE、MEMS等微加工工艺，BWO工作频率能延伸到1.0THz以上，采用倍频技术频率能达到2.0THz以上.因此，开展对THz-BWO的研究与应用具有重要的科学意义.本文将对THz-BWO目前的应用需求和研究状况进行介绍，并对其发展过程中的难点进行分析，期望能够为未来研究工作提供参考和帮助.

2 返波振荡器在太赫兹技术中的应用

2.1基于THz-BWO的连续波成像系统

太赫兹波光子能量低，与X射线相比不会造成电离损伤，并且可以穿透大多数非极性的电介质，因此可以通过太赫兹成像来进行无损探测、安全检查、质量监测等.太赫兹成像技术还具有较高的图像分辨率和景深，在许多研究领域显示出无与伦比的实用价值.

鉴于THz-BWO可连续波工作、功率大，而且成本较低，国内外许多研究机构都建立起基于THz-BWO的连续波成像系统.太赫兹连续波成像系统不需要采用泵浦探测，因此系统的复杂度和成本相比脉冲成像系统大大降低.同时，由于不需要像脉冲系统那样获得光谱数据，因此成像速度更快.

早在2004年，日本物理化学研究所、太赫兹遥感与成像实验室和名古屋大学就已经建立了基于THz-BWO的成像系统［4］.该系统调频范围0.52～0.71THz，信噪比可达到10000∶1，具有良好的波前特性和稳定的功率输出，最高输出功率15mW.日本利用这套基于 THz-BWO的成像系统进行了多种成像实验，检测了非透明材料制成的包裹、信封和其他包装物中的物体，以此演示了太赫兹波具有对非透明材料的透射成像能力.在此基础上，开展了许多太赫兹成像的应用研究，如对材料的无损探测、水吸收参数的检测、生物样本的成像以及对器官组织的成像.

2.2物质的光谱分析与电参数测量

由于THz-BWO的频率连续可调，因此基于THz-BWO成像系统能够获得物体的光谱信息，能进行材料的时域光谱分析，特性分析及参数测量.

早在上世纪90年代起，俄罗斯科学院开始研究基于THz-BWO的光谱测量方法和实验系统.利用基于BWO的光谱分析方法，可以获得材料的入射/反射系数和介电参数（介电常数、吸收率、电导率等），从而分析出材料的物理特性［5～8］.俄罗斯科学院开展了大量的材料分析实验，研究了单晶材料、陶瓷、玻璃、粉末、液体、薄膜、纤维等多种材料在太赫兹频段的电力学特性以及物质宽频介电特性.实验的成像系统采用了一系列频段相衔接的THz-BWO，覆盖频率0.1～1.0THz、频率分辨率10-5、动态范围（信噪比）10-4～10-6、极化率达到99.99%.

2.3射电天文观测和遥感中的应用

THz-BWO可作为低噪声外差接收机的本振源，应用于低背景的射电天文观测，彗星、地球及其他行星大气层的遥感.德国研制的第一代用于红外天文学研究的平流层观测天文台SOFIA（the Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy）即装备了太赫兹波段外差式接收机GREAT，采用的是俄罗斯ISTOK公司OB80型BWO（频率0.62～0.65THz）和倍频器作为本振信号源，可覆盖频率1.6～1.9THz、2.4～2.7THz及4.7THz［9］.如在低频段，通过该BWO产生633GHz的信号，再经过三倍频器，产生1.9THz的本振信号，发送信号功率2.5μW.该外差式接收机初步的实验测试结果表明其性能指标已满足德国联邦航空局的安全标准和航空认证要求.

2.4其他方面的应用需求

（1）作为太赫兹放大器的前级驱动源

在对太赫兹电真空器件，如回旋行波管放大器、折叠波导行波管、扩展互作用速调管放大器的研究中，为获得更大的功率，前级驱动源要求具有足够高的功率水平，并且能有足够的带宽且频率可调.THz-BWO是比较理想的太赫兹波段放大器前级驱动源.从2009年至今，中国工程物理研究院应用电子学研究所一直在进行对太赫兹电真空器件的研制［10，11］.在对0.14THz回旋行波管、0.14THz/0.22THz折叠波导行波管等实验中都采用了THz-BWO源作为驱动前级.

（2）作为太赫兹波段元件检测与参数标定的标准信号源

由于THz-BWO能覆盖频率0.1THz～1.0THz，通过扩频能到更高的太赫频段，且功率高，可调频，单频性能好.因此，THz-BWO能为太赫兹波段元件，如衰减器、检波器、隔离器、波导等的检测和标定提供标准信号源［12］.

此外，THz-BWO还能用于太赫兹雷达通信的演示实验.随着太赫兹波的独特性质在物理、化学、生物、医学等基础领域的深入研究，以及在宽带通信、探测成像、材料表征、医疗诊断、环境监测等应用方面的技术成熟，由此带动的交叉研究将会有力的推动和促进相关研究的进一步发展，THz-BWO将会有更大的科学价值和更广阔的应用前景［13］.

3 THz-BWO的研究进展

3.1国外对THz-BWO的研究

随着频率进入太赫兹频段，BWO慢波系统尺寸急剧缩小，器件特征结构尺寸在亚毫米甚至微米量级，THz-BWO必须采用新型的慢波结构.同时，THz-BWO慢波结构越来越精密，已经达到了微机械加工的极限，因此THz-BWO的研制必须结合先进的微加工工艺，如MEMS技术、LIGA技术、DEM等工艺技术，引入固态加工技术.而由于器件结构小，焊接封装工艺、阴极材料性能、磁场材料及装配、散热性能等都对制管有巨大影响.因此，目前世界上只有少数国家能完成THz-BWO的制管工作.

3.1.1俄罗斯

早在上世纪90年代，俄罗斯已经报道有THz-BWO产品销售［14］.俄罗斯ISTOK公司60年来一直在进行电真空器件及固态器件的研制工作.目前，ISTOK公司研制的OB系列可调谐BWO产品，能覆盖频率36GHz～1.4THz，部分型号参数如表1所示［15，16］.OB系列BWO作为产品已经出售到美国、加拿大、德国、法国、日本等国家，用在各种设备上［9］.如图1所示为OB-83型号BWO，工作于0.9THz～1.1THz，重量小于250g.近年来，ISTOK正在研究如何降低功率损耗，计划从270W降低至40W，直到能用风冷冷却；同时增加输出功率，减小磁系统体积，扩展频率到2THz～3THz.

表1　ISTOK公司部分THz-BWO参数（永磁聚焦）

3.1.2美国

美国Microtech Instruments公司拥有同ISTOK公司相同的太赫兹系列返波管产品，即QS系列THz-BWO，每种频段的BWO应用倍频技术，形成可覆盖频率从0.1THz～2.2THz的信号源［17］.图2为QS1-180型BWO的照片，图3为QS系列THz-BWO的内部结构示意图，显示慢波结构为一维光栅结构.

从本世纪初开始，美国Calabazas Creek Research （CCR）公司在NASA的支持下进行高效率、轻型的0.3THz～1.5THz-BWO的研究［18～20］，这些BWO将用作外差接收机的本振源.2003年，Lawrence Ives报道了CCR公司对 THz-BWO的研究情况，介绍了0.6THz～0.7THz-BWO的电子枪、慢波结构、输出耦合器以及输出窗等各部分的设计情况.电子束为带状电子束，电流密度约125A/cm2，工作电压3kV～6kV，电流15mA～40mA.慢波结构为二维金属柱阵列结构，如图4所示，它由五排垂直的矩形金属柱组成，每个金属柱横截面20μm×20μm，高80μm，每排相邻金属柱之间的距离为30μm，排间隙34μm，每排由300个金属柱组成.电子紧贴金属柱阵列运动，由此得到更有效的相互作用.计算得到的功率为6mW～8mW，带宽100GHz.慢波的制造采用的是LIGA工艺.

2004年11月CCR公司研制出了0.6THz～0.7THz-BWO样管，并在NASA JPL实验室进行了测试［19］，但遗憾的是测试没有检测到太赫兹信号，通过对BWO解剖判断电子束产生了畸变，没有沿慢波电路方向.随后，2007年CCR公司对该BWO进行了改进和测试，样管得到了近50%的束流传输率，但太赫兹信号的测试结果依然没有报道［20］.到目前为止，作者尚未查询到CCR公司关于该BWO的后续报道.

3.1.3韩国

除俄罗斯和美国外，其他国家如韩国、意大利和英国也在积极研究THz-BWO，提出了一些新的慢波结构，做了很多理论与粒子模拟方面以及加工工艺方面的研究.

韩国学者Young-Min Shin对太赫兹微电真空器件理论设计和微加工工艺进行了长期的研究.早在2006年，Young-Min Shin采用两步X-LIGA工艺对两种0.1THz-BWO的慢波电路进行了加工和测试［21］.两步X-LIGA加工得到耦合腔结构本征频率与计算相差1.1%，折叠波导结构与计算相差1.4%，尺寸公差在2μm以下，测量得到表面粗糙度为20nm～70nm.2010年，韩国首尔国立大学报道了对0.1THz耦合腔返波管的研制情况，其制管工艺即采用了两步 X-LIGA［22］.图5为加工出的慢波线和整管照片，经显微镜测量X-LIGA加工最大误差小于5μm.整管的S11参数经过矢网冷测，结果与计算相比较显示在0.1THz附近平均偏差为2dB.管子采用收敛型电子枪，电压12kV，电流50mA，采用PPM聚焦，降压收集极回收效率75%.PIC模拟计算得到的输出功率为15W，但文献［22］中没有报道实验结果.

2008年，Young-Min Shin及其合作者提出了一种交错双栅慢波结构［23，24］，其结构如图6所示，交错双栅为两个一维梳状结构，上下相对，交错半个周期的封闭金属结构.Young-Min Shin认为该结构具有良好的传输特性，较宽的带宽和较大的增益，其效率比一般太赫兹器件高，非常适用于研制太赫兹宽带放大器或振荡器. Young-Min Shin研究了用 UV-LIGA和DRIE工艺来加工该结构［25］，研究表明：加工出的慢波结构的传输系数与模拟计算值相差小于1dB，工作模式的色散曲线偏差在2%以内.扫描电子显微镜和原子显微镜对加工的样品分析显示，两种微电加工工艺方法的尺寸公差为±3μm～5μm，表面粗糙度～30nm.

3.1.4意大利和英国

在过去十多年的时间里，欧盟为研制太赫兹源启动了多个项目，其中 FP7 European Community Project“Optically Driven Terahertz Amplifiers（OPTHER）”项目目标在于研制太赫兹领域特定应用的元件，即基于行波管机理的小型化太赫兹放大器的设计与集成［26，27］，选择的技术路线为返波放大器.在OPTHER支持下，意大利Roma Tor Vergata大学电子工程学院Claudio Paoloni、Mauro Mineo及英国Lancaster大学Rosa Letizia等人开展了对太赫兹真空器件，如返波振荡器、返波放大器、行波管等的研究.

2010年，在THz-BWO和THz-TWT方面，Mauro Mineo和 Claudio Paoloni提出了矩形波纹-矩形波导（Corrugated Rectangular Waveguide）慢波结构［28］，如图7所示，即矩形波导内部的一宽边为光栅结构.这种结构具有较高的耦合阻抗能补偿在太赫兹频率下的高损耗，并且输能耦合部分不需要结构转换，直接以波导方式输出.这种结构适合DRIE、LIGA或UV-LIGA微加工工艺.对采用此慢波结构的0.9THz～1.1THz-BWO模拟计算表明：在电压从8kV增加到16kV时，频率从0.9THz增加到1.1THz，功率从100mW增大至420mW，互作用效率达到最大0.3%.

虽然波纹波导中的场分布适用于带状电子束，但是带状电子束毕竟不如圆形电子束成熟.然而，圆形电子束又由于局限在纵向电场分量分布的小区域范围内，束波互作用效率不高.因此，Mauro Mineo和Claudio Paoloni提出了另一种慢波结构，即双矩形波纹-矩形波导慢波结构［29，30］，其结构如图8所示，即在矩形波导内部的一宽边面上中间沿纵向周期排列两列矩形块，在这两排矩形块之间为电子束通道.这种慢波结构的明显优点在于能利用现有的成熟的Pierce电子枪产生圆形电子束，结构的微加工也比较容易.两排矩形块之间的纵向电场分量呈准圆形的横向分布，保证了电子束与太赫兹波之间的强相互作用.他们在0.65THz-BWO 和1.0THz-BWO的设计中采用了这种慢波结构.

从公开发表的文献上看，尽管Claudio Paoloni和Mauro Mineo等人在THz-BWO研究上提出了一些新的慢波结构，并做了很多粒子模拟的工作，但对器件的研究也仅限于束波互作用部分，并没有考虑实际结构的损耗、输能结构的损耗、电子束质量影响等问题.至今为止，尚没有关于实验结果方面的报道.

3.2国内对THz-BWO的研究

自2005年后，国家对太赫兹技术研究给予了大力的支持，国内的一些高校和研究院所相继开展了太赫兹源方面的研究.在太赫兹电真空器件的研究方面，电子科技大学、北京真空电子技术研究所、中科院电子所、中国工程物理研究院应用电子学研究所等单位对太赫兹电真空器件，如太赫兹扩展互作用器件、太赫兹折叠波导器件、THz-BWO以及制管工艺等方面开展了研究［31～34］，目前尚未有研制成功 THz-BWO的报道.

电子科技大学对矩形波导栅型慢波结构、交错双栅结构等慢波电路进行了理论研究，并开展了 PIC仿真设计.例如，2008年路志刚的博士论文中对矩形波导栅型慢波结构做了大量的理论工作并进行了初步实验研究，提出了多种有利于提高性能的变形结构［35］；2010年，殷勇在论文中对齿状光栅结构的慢波电路进行了研究［36］，并设计了一种工作频率360GHz的BWO.通过对互作用电路的耦合阻抗的分析认为，齿状光栅结构可以减小辐射源对阴极发射电流密度的要求.在工作电压为19.5kV，电流75mA时，PIC模拟得到8W的平均功率，考虑器件在脉冲状态工作，该BWO可以得到4mW的平均功率输出；2012年，赖剑强博士论文中对交错双栅结构进行了研究［37］，并设计了交错双栅慢波结构的W波段和140GHz频段带状电子注BWO.但是，上述的研究目前都尚未见实验成功的报道.

由此可见，国内的太赫兹技术研究的开展仍然受到缺乏大功率、宽带可调谐、结构紧凑、常温工作、造价低的太赫兹辐射源的困扰.许多科研单位不得不进口THz-BWO源以及元器件产品，然而这些产品价格昂贵，维护和检修费用高且极不方便.因此，自主研发以THz-BWO为代表的太赫兹辐射源是我国太赫兹研究领域的紧要任务.

4 THz-BWO的研究新动态与应用新动向

从前面分析看来，除了俄罗斯ISTOK公司和美国Microtech公司拥有成熟的THz-BWO产品外，还没有其他国家有研制成功 THz-BWO的报道，也未见有实验结果.然而，最近几年不少研究机构提出了新的THz-BWO慢波结构，并开辟了THz-BWO新的应用领域，为THz-BWO的研究提供了新的思路.关于这方面的研究进展，在最近几年国际真空电子学会议（International Vacuum Electronics Conference，IVEC）上都有报道.

2014年IVEC会议上，韩国三星高等技术研究所和美国CCR公司Chan-Wook Baik等人提出了一种增强束波互作用效率，提高辐射功率的多通道BWO结构［38］.如图9所示，这种结构是在返波管谐振腔慢波结构电路基础上，在电子束通道上方和下方各增加了一条通道，Chan-Wook Baik认为这两个辅助通道具有增强波传输效率、互作用阻抗和真空电导率的作用.这种电路的制作工艺也比较容易，即在硅基片上采用DRIE进行多层微加工.PIC计算表明在电压12kV～15kV、电流50mA～70mA时，输出功率约9W、频率在0.096THz～0.105THz，与无多通道结构相比，功率提高了1.6倍.

2013年IVEC和2014年IVEC会议上，英国Lancaster大学的Rosa Letizia提出由光子晶体替代矩形波纹-矩形波导结构的波导壁的慢波结构［39，40］.Rosa Letizia认为波导结构的优点在于输能结构与波导具有相同的尺寸，不需要另作结构转换，但是由于波导结构封闭且尺寸小，不利于管子排气，较难获得较高的真空度.光子晶体的禁带特点可作为一种有效而灵活的频率选择技术.用二维光子晶体结构替代波导侧壁，使波导由封闭结构变成自然开敞结构，但又不会影响波导中波的传输，因而扩大了波导的空间，利于管子的排气和装配.光子晶体结构如图10所示，它由正方形金属铜柱在平面上排列的周期方阵组成.在0.6THz～0.7THz频率范围内，光子晶体限制了TE和TM模式的传输，将波的传输限制在矩形波纹内.通过PIC模拟表明：采用200 ×20μm2，10kV/6mA的带状电子束，0.6T的均匀磁场，110个周期结构时，输出峰值功率为90mW，频率0.641THz.

值得关注的是在2015IVEC会议上，英国Lancaster大学Claudio Paoloni和美国California大学Davis分校的Branko Popovic报道了 THz-BWO新的应用需求及目前的研究进展［41］.太赫兹波由于能探测等离子体中电子的密度波动，表征小尺度等离子体扰动的特性，而广泛地用于核聚变反应堆中High-k等离子体collective scattering诊断.譬如，美国Princeton大学等离子体物理实验室的NSTX-U装置，诊断用太赫兹波的频率要求在0.346THz～0.693THz.体积大、费用昂贵的远红外激光器是目前唯一可用的仪器.目前，一个由美国UC Davis、英国Lancaster大学、中国的电子科技大学和北京真空电子技术研究所参与的国际合作项目正在进行，该项目计划研制工作频率0.346THz以上、输出功率几百毫瓦的BWO，替代目前在等离子体诊断中使用的光学泵浦远红外激光器.

该项目的BWO慢波结构采用交错双栅结构和双波纹波导两种候选结构，交错双栅结构采用16mA、宽度300μm的椭圆电子束，PIC模拟功率为1W；双波纹波导采用10mA，半径50μm的圆形电子束，PIC模拟功率为0.45W.目前，这两种结构THz-BWO都在加工阶段，由DMG-Mori-Seki下属子公司Digital Technology Laboratory（DTL），采用最先进的NN1000纳米CNC机床加工，并已经加工出了用于冷测的交错双栅结构［42］.

5 THz-BWO的技术难点

5.1加工工艺

工作频率进入太赫兹频段后，通常的精密加工工艺很难达到微米乃至亚微米这样的精度，因此必须采用新的加工工艺.目前，LIGA、DRIE、EDM等精密微加工技术已经应用到了太赫兹器件的加工中，尤其是UVLIGA技术已成为太赫兹慢波结构加工最有效的方法之一.国内在UV-LIGA加工工艺研究方面，北京真空技术研究所具有较高的水平.2012年，他们对0.34THz折叠波导行波管慢波结构UV-LIGA加工精度达到了0.1μm.2013年IVEC会议上，美国海军实验室报道他们在太赫兹慢波电路UV-LIGA微加工方面取得了突破性的成果［43］，成功地加工出了670GHz-EIK阶梯结构，束通道直径0.004inch（0.1016mm），精度在亚微米量级.这 种工艺 还具 有 应用于0.85THz、1.03THz、1.35THz、1.5THz器件加工的能力.另外，纳米CNC也是目前正在尝试的微加工工艺，如文献［42］报道，采用纳米CNC工艺加工出了0.346THz-BWO的交错双栅结构，但表面粗糙度较差，表征参数为100nm～200nm.

5.2阴极技术

THz-BWO的电子束靠强均匀磁场约束，电子枪通常为非收敛型电子枪.在保证起振及一定大小功率，且微细结构的情况下，阴极发射电流密度需要达到上百安培每平方厘米，这远远超过了常规微波器件中的阴极电流发射密度.目前，国内比较成熟稳定的阴极发射电流密度在几安培每平方厘米.北京真空电子技术研究所一直致力于对阴极性能的研究，最近报道的热阴极研究结果为：采用溶胶-凝胶法制备的平均粒径450nm含钪扩散阴极，在1050℃得到了超过100A/cm2的脉冲发射电流密度，重复频率200Hz，脉宽10μs.这是目前国内在脉冲状态下最大阴极发射电流密度［44］.

值得注意的是在2013年IVEC会议上，美国California大学Davis分校 Anisullan Baig介绍了美国DARPA HiFIVE项目对220GHz超宽带行波管放大器研究进展［45］，其第一支HiFIVE-TWT器件的阴极采用的正是北京真空技术研究所的含钪扩散阴极.经过用带状电子枪分析仪测试表明：在20kV脉冲电压下，最大电流420mA，截面0.00747cm2（614μm×1550μm椭圆阴极），阴极发射电流密度达到56.2A/cm2［46］.

国外的阴极技术比国内高，从俄罗斯ISTOK公司和美国Microtech公司的THz-BWO产品介绍中可以看出阴极发射电流密度能达到100A/cm2～300A/cm2.大电流密度阴极的另外一个发展方向是场致发射阴极，场致发射阴极具有启动速度快，电流密度大，容易实现小型化，和MEMS工艺兼容的特点，在常温下就可以发射电子，不会产生热变形问题，以场发射冷阴极作为太赫兹源有着十分诱人的前景，其缺点是工艺可靠性不高，工作过程中易发电弧损坏，目前还没法替代热阴极.

5.3损耗问题

信号传输的主要障碍在于传导损耗，尤其在太赫兹频段，金属壁的表面粗糙度接近或大于趋肤深度，会产生比理论损耗大得多且不可估量的损耗.因此，在互作用结构设计时必须仔细评估损耗.损耗问题与加工工艺直接相关，在制造阶段应采用满足表面粗糙度要求的加工工艺.

5.4磁场技术

THz-BWO需采用暴力聚焦的方式对电子束进行聚束，磁场强度非常大，如 Microtech公司的QS1-710BWO，磁场强度达到1.2T.磁块材料的选择与磁场的安装成为较大的难题，磁场的组装需要克服巨大的吸引力或斥力，稍有不慎会造成人员伤害和磁钢的破碎.因此，磁场系统需要精心的设计与装配.

除上述几点外，THz-BWO的技术难点还包括注波互作用的效率问题、小尺寸宽带大功率容量输能窗的设计问题、高效热控制和高效散热问题，以及制管时零部件的焊接、封装、排气等工艺.可以说THz-BWO的每一部分都存在很大的技术难度，制管过程的每一步都充满了风险.

6 结束语

本文对THz-BWO的技术应用及发展水平现状进行了调研，介绍了THz-BWO在太赫兹技术研究领域的诸多方面的应用，充分显现了THz-BWO在太赫兹技术研究中的科学价值和光明的应用前景.同时，对THz-BWO的研究现状、新的动态和应用和技术难点进行了分析或总结.

我国在THz-BWO的研究上相对落后，许多关键技术和制管工艺有待突破，早日研制出能覆盖全太赫兹电子学频段0.1THz～1.0THz的返波管源，将摆脱对进口THz-BWO源的依赖，为推动我国太赫兹技术的发展起到巨大的促进作用.

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胡林林 男，1979年7月出生，湖北荆州人.中国工程物理研究院应用电子学研究所副研究员.研究方向为太赫兹电真空器件.

E-mail：9970244@qq.com

蔡金赤 男，1987年6月出生，四川南充人.2011年毕业于清华大学，现为清华大学工程物理系在读博士研究生，从事太赫兹技术方面的有关研究.

E-mail：caijinchino1@163.com

陈洪斌 男，1971年9月出生，重庆丰都人.中国工程物理研究院应用电子学研究所研究员.研究方向为毫米波/太赫兹电真空器件.

E-mail：ch-hongbin@126.com

Applications and Development of Terahertz Backward Wave Oscillators

HU Lin-lin，CAI Jin-chi，CHEN Hong-bin

（Institute of Applied Electronics，China Academy of Engineering Physics，Mianyang，Sichuan 621900，China）

The terahertz backward wave oscillator（THz-BWO）is a THz radiation source with the virtue of high power，tunable broad bandwidth and continuous wave operating at normal temperature.The applications of terahertz backward wave oscillator and its development in THz technology were presented in this paper.It shows that the THz-BWO plays important roles and has bright future in THz research.The state of the art and difficulties of THz-BWO were summarized.It could be a reference for THz-BWO study.

backward wave oscillator；terahertz

TN24

A

0372-2112（2016）04-0974-09

电子学报URL：http：//www.ejournal.org.cn 10.3969/j.issn.0372-2112.2016.04.031

2014-10-10；

2015-07-31；责任编辑：孙瑶

国家863高技术研究发展计划（No.2013AA8122002B）