摘要：等离子体填充能够明显提高真空电子器件的效率和功率,研究等离子体填充器件具有重要的科学价值.本文基于对等离子体填充金属光子晶体慢波结构色散特性的分析,利用粒子模拟方法展示了等离子体填充慢波结构中的注波互作用过程.重点研究了慢波结构中场分布特性、等离子体密度和外部工作条件对频率及输出功率的影响.研究发现,填充一定密度等离子体后,慢波结构内纵向和横向电场强度明显增大,注波互作用增强,输出频率受等离子体影响不大.金属光子晶体结构具有的频率选择特性使器件工作于TM01模态.阴极电压增加使输出功率增大,频率略有增加.引导磁场增加使输出功率先增大后减小,而频率基本不受影响.等离子体填充后器件的输出功率上升,当增加压强至100 m Torr（1 m Torr=0.133 Pa）时,输出功率提高约20%,但只有适当密度下才有较好的角向场分布.通过理论与模拟相结合,发现填充一定密度的等离子体能够提高器件输出功率和效率,为发展新型高功率毫米波振荡辐射源奠定了理论和仿真基础.

关键词：等离子体填充 金属光子晶体 cherenkov辐射 慢波结构 

单位：深圳大学电子科学与技术学院 深圳大学太赫兹技术研究中心 深圳市微纳光子信息技术重点实验室 深圳518060 深圳大学光电工程学院 光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室 深圳518060