级联折叠波导是在普通折叠波导慢波结构的基础上加以发展的新型慢波结
构。本文中采用理论研究结合仿真计算的方法，对四种不同形式的级联折叠波
导慢波结构进行了研究；并对级联折叠波导结构的工作特性进行了研究，探索
级联方式对器件各方面带来的影响，为器件的集成化和小型化做准备；最后利
用微细加工技术制备了该结构，开展了相关的实验研究。本论文的主要工作和
创新点如下：
1.提出了一种工作在220GHz 的相速渐变波导，通过增加直波导的长度和加
载介质的方法降低折叠波导的轴向相速，从而提高注-波互作用效率。针对这种
单注级联的相速渐变折叠波导，通过理论分析和仿真计算，得到了这种折叠波
导结构的工作特性，并且建立了介质加载折叠波导的等效电路模型。通过各个
参数的优化最终提高了器件的输出功率。
2.采用非线性理论分析了 220GHz 的折叠波导行波管的输入信号与输出信
号增益之间的关系。设计了一种基于功分器和功率合成器的级联折叠波导高频
结构，该结构将第一级的输出信号功分后再进行第二级放大，这对提高增益非
常有益。通过设计合理的功率分配器和功率合成器，实现了功分信号的相位一
致，大小一致，最终功率合成器的合成效率高达95%。
3.设计了一种工作在 220GHz 的利用返波激励行波放大的级联折叠波导慢
波结构，该结构是由一种返波振荡器的输出信号作为行波放大器的输入信号，
再由行波放大器进行放大，最终得到高功率的太赫兹信号。通过仿真计算得出
较大的输入信号并不会激励起放大器内的振荡，反而如果两级间的过渡波导被
阻断，则放大器会作为一个振荡器工作，产生一个 244GHz 的信号。在级联结构仿真计算优化基础上，开展了级联结构中双注电子光学的设计与分析，提出了
解决方案并进行了可行性的分析。
4. 为了提高太赫兹器件的输出功率，本论文提出了多段式折叠波段结构并
对该结构进行深入的分析与讨论。针对340GHz 太赫兹源的应用，对工作在该频率的多段式振荡器的工作特性进行了深入的讨论和分析。得出了四段式折叠波
导振荡器的最优结构参数。并从电子注通道、磁场、起振电流等方面来分析多段式振荡器和单段式振荡器的区别，得出多段式折叠波导振荡器比单段式结构具有更强的电子调制能力。
5.利用LIGA技术加工制备了340GHz的振荡器，针对折叠波导结构的特点，
选择了嵌丝法加工电子注通道，并对工艺过程和相关参数做了有针对性的优化。
最后对制备完成的折叠波导振荡器进行了冷测实验，测得其S参数，获得了良
好的通过率级联折叠波导是在普通折叠波导慢波结构的基础上加以发展的新型慢波结构。