随着太赫兹技术的迅猛发展,对于太赫兹辐射源的研究也逐渐成为热点。太赫兹辐射源的高信噪比、宽频带和光子能量低的优点,使其在医学、科技、军事和基础研究等方面都得到了广泛的应用和快速的发展。在对于太赫兹辐射源的开发和研究方法中,采用真空电子学技术来产生太赫兹辐射源的方法逐渐引起研究者们的关注。本论文中主要研究的是平行多注太赫兹辐射源,先设计并优化平行多注电子光学系统,使电子注能够平行稳定的传输;为了便于平行多电子注发生注波互作用,设计了多排金属光栅高频结构,分析该高频结构的性能。本文主要有以下工作:1.对于太赫兹技术、太赫兹辐射源以及多电子注器件的发展和研究现状做了简单的介绍,本文所做的平行多注太赫兹辐射源的研究就是在这些背景下提出的。2.根据电子枪设计理论基础,在CST的粒子工作室中设计出平行多注电子枪的模型,对该模型进行粒子传输轨迹的仿真。分析仿真的结果,优化电子枪的尺寸,最终达到优化电子注传输轨迹的目的。3.根据聚焦系统的相关理论,设计出两种符合平行多注电子枪的聚焦系统:椭圆载流线圈聚焦系统和周期永磁聚焦系统。分别分析两种聚焦系统的各项参数对电子注传输的影响。最终,椭圆载流线圈聚焦系统可以在电子通道的中心轴线上产生了最大值为0.2T的类似抛物线的磁场;周期永磁聚焦系统可以在电子通道的中心轴线上产生了0.1T的余弦周期磁场。两种聚焦系统均能使电子注平行稳定的通过电子通道,满足电子光学系统的设计要求。本文所设计的两种聚焦系统结构简单紧凑,由于所需的磁场较小,聚焦系统的尺寸较小,有利于整体结构的小型化。4.分别对多排金属光栅高频结构及其太赫兹辐射源进行冷腔和热腔模拟。首先在CST微波工作室中分析单周期光栅高频结构的不同尺寸参数对色散曲线和耦合阻抗的影响,优化模型的参数;然后利用平行多电子注和多排金属光栅结构设计了返波振荡器,在CST粒子工作室中对该返波振荡器进行粒子仿真模拟,分析各项参数对返波振荡器输出性能的影响。最终可以得到当工作电压的范围为12.4~13.4kV时,输出信号的频率范围为327~331GHz,获得的最大的输出功率为180mW。该平行多注太赫兹辐射源能够实现低电压下的宽频带调谐,低电流和低电压下的高功率输出,且整体结构尺寸小、结构简单、易于加工、装配简单,能够实现小型化。