电磁波谱中,太赫兹（THz）频段的资源尚未得到充分的开发。回旋管作为一种快波器件,能够在太赫兹波段产生连续且稳定的太赫兹波,其工作原理为电子束在磁场和电场共同作用后辐射出电磁波。回旋管的出现解决了太赫兹频段缺少稳定辐射源的问题,促进人们对该频段的研究和应用。伴随着微波频率和微波功率的逐步提高,回旋管的工作模式逐渐由低阶轴对称模式转变为高阶旋转极化模式,该模式不利于远距离传输,因此需要内置准光模式变换器来实现波束的转变,将高阶极化模式转变为接近于理想的高斯分布。准光模式变换器主要分为两部分,即不规则开口的辐射器和调整波束的反射镜面。辐射器又分为波导壁光滑的Vlasov型和波导壁有微小形变的Denisov型。Denisov型辐射器波导壁的微扰结构使得工作模式耦合出八个卫星模式,加上工作模式这九个模式按着一定的功率比例在辐射器的切口处叠加,产生准高斯波束,相较于Vlasov型,能够较好地优化镜面设计和提高模式变换器的转换效率。本论文的主要工作如下:1、从麦克斯韦方程组出发,推导了圆波导中横电波的场方程,并且对圆柱波导中射线的传播做了几何描述,明确了如何进行辐射器切口的方式。借助升余弦函数近似二维高斯分布和耦合波理论,推导出了能叠加成近高斯分布的波导模式和它们之间的相对功率分布情况,得出了圆柱波导微扰结构的表达方式。2、基于几何光学理论,设计了两面反射镜面的结构,获得了准椭圆柱面镜和抛物面反射镜在全局坐标系下的坐标参数;利用矢量绕射理论,获得了镜面和输出窗上的场分布。3、设计了半径为5 mm,0.5 THz-TE₈₅模式Vlasov型准光模式变换器,根据计算结果在FEKO仿真软件中建模验证,Matlab中的数值结果跟FEKO中的仿真结果基本符合。然后着重设计了半径为3.8 mm,0.5 THz-TE₈₅模式的Denisov型准光模式变换器,对扰动结构进行了优化,最后基于一种各模式相对功率占比最接近理想情况的扰动结构设计了辐射器。