采用双反射镜构成开放式谐振腔的奥罗管(Orotron),是一种有效的毫米波和亚毫米波真空电子学辐射源。近年来由于太赫兹技术的发展越来越受到人们的关注。本文采用理论分析与模拟仿真相结合的办法,对工作频率为300GHz的Orotron器件中电子枪部分和谐振腔部分两项关键技术进行了分析研究。从片状电子注理论及皮尔斯电子枪原理出发,通过二维、三维粒子模拟技术设计了具有双阳极结构的片状注电子枪。这种结构的特点是电子注工作电压的改变(即第二阳极电压)不会影响器件的工作电流,电子注电流的大小可以通过改变第一阳极电压的大小进行调节。分别研究了电子枪各个参数对于输出电流的影响。模拟结果表明:阴极与第一阳极间距离、第一阳极电压对输出电流大小影响较大。其他参数如阴极与第二阳极间距离、第二阳极电压、阳极孔大小及阳极片厚度等参数对输出电流大小影响较小。纵向磁场的增大可以有效的抑制电子注的扩散和扭曲。综合考虑现有技术条件,当阴极材料溢出功为1.4eV、温度1100K、工作电压10kV情况下,得到电子枪输出电流为700mA,相应电流密度为58A/cm~2。采用准光学理论与仿真模拟相结合的方法设计了谐振频率为300GHz的准光学开放式谐振腔。采用准光学理论导出确定反射镜间场分布与纵向腔长的公式。对腔内谐振模式TEM00q,TEM01q,TEM02q的场分布进行了数值计算。根据场分布情况确定方形反射镜边长。求解了频率在300GHz时TEM02q模式下不同q值对应的腔长L。建立三维仿真模型对已求解谐振模式进行验证分析,仿真结果与计算结果基本相符。本文对国内发展小型化的短毫米波或THz频段真空电子器件具有一定的参考价值。