输能窗作为电真空器件中的关键部件,既要实现对器件内高真空区域的密封,又要对电磁波“透明”,能够保证管内、外信号正常传输;其结构可靠性、功率容量、工艺可实现性等直接影响着电真空器件整管的性能。随着工作频率到了太赫兹频段,一方面受尺寸共度效应的限制,零件特征尺寸急剧变小,给零件的加工、装配带来了很大挑战;另一方面,对输能窗的性能有着苛刻的要求:在较小、较薄的窗片下,能承受足够的大气压力差,保证真空密封性好;能适应温度、冲击、压力变化等环境条件的变化,具有较好的机械强度;能耐高温,散热性好;插入损耗要小;带宽宽;传输性能对尺寸及其敏感。这些都对设计和工艺实现带来了巨大困难。因而,如何在太赫兹频段,获得宽带、低损耗、大功率容量的输能窗,已成为发展太赫兹真空电子器件的重要课题。本文针对220G Hz和1.03THz行波管宽带输能窗,开展了不同材料介质窗片和不同类型的宽带输能窗的模拟和分析,以及工艺实现方法的探索,获得了这两个频段输能窗的设计参数和工艺实现方法。主要的理论和实验工作及创新性成果如下:1.220GHz氧化铍盒型窗的设计与实现。利用等效电路理论计算了220GHz氧化铍盒型窗尺寸的初步参数,并利用三维仿真软件CST建立了物理模型,对尺寸参数进行了仿真优化。通过二次焊接调整盒型窗的气密性与传输性能,实现输能窗在211GHz-232GHz通带内反射系数S₁₁^-20dB,传输系数S₂₁^-0.8dB。2.220GHz蓝宝石改进型盒型窗的设计与实现。利用等效电路理论计算了220GHz蓝宝石改进型盒型窗尺寸参数,通过CST软件进行尺寸优化与可行性分析。改进型结构有更大的窗片与金属接触面积,能大大提高真空密封的可靠性和装配精度。为了保证窗片与窗框紧密封接,采用丝网印刷方法对窗片进行金属化。钎焊后的盒型窗传输性能在218GHz-245GHz通带内实现反射系数S₁₁^-20dB,传输系数S₂₁^-1.2dB。3.1.03THz蓝宝石盒型窗的设计与实现。设计基模输能窗与过模输能窗共4种结构,利用CST软件计算了尺寸参数以及尺寸误差对性能的影响。选择具有较大横向尺寸的过模锥形过渡输能窗进行加工。在窗封接方面,采用活性焊接保证了输能窗的气密性;同时通过大量实验得到了蓝宝石磁控溅射的最佳参数,与丝网印刷金属层相比,磁控溅射后的铜、钛金属层均匀性与一致性更好,有利于批量生产。