Les états comprimés de lumière sont des états quantiques qui peuvent être utilisés dans de nombreux protocoles pour le calcul quantique et la communication quantique. Leur génération en laboratoire a déja été étudiée au paravant, mais ils manquent en general encore de compacité et de praticitalité pour une intégration facile dans des expériences plus grandes. Cette thèse considère deux expériences: celle menée en France, le miniOPO; et celle menée en Australie, le SquOPO. Les deux sont de nouvelles conceptions de sources compactes d' état de lumière comprimé dans l'optique d'une integration future. Le miniOPO est une cavité linéaire d'une longueur de 5 mm entre l'extrémité d'une fibre et un miroir incurvé avec un cristal de PPKTP de 1 mm à l'intérieur. Le vide comprimé généré dans cette cavité est couplé dans la fibre pour pouvoir être envoyé vers un systeme de mesure, (dispositif homodyne) ou vers une plus grande expérience. La cavité est résonnante pour la frequence de lumiere comprimé et pour celle de la pompe. Le systeme est verrouillé en fréquence en utilisant des effets auto-verrouillant du à l'absorption de la pompe dans le cristal. La double résonance est obtenue en changeant la température du cristal. Deux fibres différentes ont été testées dans cette expérience, une fibre mono-mode standard, et une fibre photonique mono-mode avec un diametre de mode plus important. Le vide comprimé obtenu est encore assez faible (0.5dB avec la fibre standard et 0.9dB pour la fibre photonique), mais un certain nombre d'améliorations sont étudiées pour augmenter ces niveaux dans l'avenir. Le SqOPO est une cavité carrée monolithique dans un cristal de niobate de lithium. En utilisant quatre réflexions total internes sur les quatre faces du crystal, il est possible de definir un mode optique de cavité pour la frequence du vide comprimé et celle du mode de la pompe. La lumière est couplée dans le résonateur en utilisant une frustration de la réflexion interne par des prismes. La distance entre les prismes et le résonateur défini la force du couplage de la lumière, ce qui nous permet de contrôler la la finesse de la lumière dans le résonateur. En utilisant des prismes biréfringents, il est possible de controler indépendamment la finesse des deux fréquences dans le résonateur pour atteindre un régime optimum. Comme pour le MiniOPO, La fréquence de resonance de la cavité est verouillé grace à l' absorption de la lumière de pompage dans le résonateur, ce qui permet d' atteindre l'auto-verrouillage. La double résonance est contrôlée par le réglage de la température du cristal. et la position des prismes. Nous avons démontré 2.6dB de vide comprimé avec ce système. Encore une fois, la quantité de compression est faible, mais des améliorations qui pourraient être mises en œuvre dans l'avenir sont discutées. / Squeezed states of light are quantum states that can be used in numerous protocols for quantum computation and quantum communication. Their generation in labora- tories has been investigated before, but they still lack compactness and practicality to easily integrate them into larger experiments. This thesis considers two experiments: one conducted in France, the miniOPO; and one conducted in Australia, the SquOPO. Both are new designs of compact sources of squeezed states of light towards an integrated system. The miniOPO is a linear cavity of 5mm length between the end of a fiber and a curved mirror with a PPKTP crystal of 1mm inside it. The squeezing generated in this cavity is coupled into the fiber to be able to be brought to a measurement device (homodyne) or to a larger experiment. The cavity is resonant for the squeezed light and the pump light, and locked in frequency using self-locking effects due to absorption of the pump in the crystal. The double resonance is achieved by changing the temperature of the crystal. Two different fibers have been tested in this experiment, a standard single-mode fiber and a photonic large core single-mode fiber. The squeezing obtained is still quite low (0.5dB with the standard fiber and 0.9dB for the photonic fiber) but a number of ameliorations are investigated to increase these levels in the future. The SqOPO is a monolithic square cavity made in a Lithium Niobate crystal using four total internal reflections on the four faces of the square to define an optical mode for the squeezed mode and the pump mode. The light is coupled in the resonator using frustrated internal reflection with prisms. The distance between the prisms and the resonator defined the coupling of the light, which allows us to control the finesse of the light in the resonator and by using birefringent prisms it is possible to tune independently the two frequencies in the resonator to achieve an optimal regime. The frequency of the light is locked using absorption of the pump light in the resonator to achieve self-locking, and double resonance is controlled by tuning the temperature of the crystal. We demonstrated 2.6dB of vacuum squeezing with this system. Once again, the amount of squeezing is low, but ameliorations that could be implemented in the future are discussed.

La connaissance précise des champs électromagnétiques rayonnés par les dispositifs hyperfréquences nécessite des outils instrumentaux permettant la mesure directe ou indirecte de ces champs. La technique du scan champ proche fait partie de ces outils. Ce manuscrit décrit les travaux de caractérisation des sondes électromagnétiques pour une plate-forme de scan champ proche développée au laboratoire LAPLACE. L’accent a été mis sur la simulation électromagnétique des dispositifs de test utilisés dans le travail de déconvolution du facteur d’antenne des sondes de champs magnétiques ou électriques. Ces dispositifs comprennent aussi bien des structures planaires telles que des interconnexions en ligne microruban que des composants en guide d’ondes tels que des guides ouverts de formes rectangulaire ou circulaire. Pour analyser ces structures des logiciels commerciaux basés sur la méthode des différences finis ont été utilisés. Dans le cas des structures rayonnantes un programme basé sur la méthode de l’opérateur transverse a été développé, permettant la détermination de l’admittance de rayonnement et les champs rayonnés en zones proche et lointaine. Les résultats obtenus ont été validés par des simulations avec des outils commerciaux, et par des mesures réalisés au laboratoire. / The accurate knowledge of electromagnetic fields radiated by microwave devices requires instrumental tools for direct or indirect measurement of these fields. Near-field scan technique is one of those tools. This manuscript describes the work done to characterize electromagnetic probes using a near field scan platform developed in the laboratory LAPLACE. We focused our work on the electromagnetic simulation of test devices that are used in the deconvolution of antenna factor of magnetic or electric probes. These devices include both planar structures such as microstrip line and also waveguide components such as rectangular or circular open-ended waveguides. To analyze these structures, commercial software based on finite element method was used. In case of radiating structures, a program based on transverse operator method was developed. It allows the determination of the admittance of radiation and the radiated electromagnetic fields in near-field and far-field regions. The results were validated by simulations with commercial tools, and measurements made in the laboratory.

Dans cette thèse, nous étudions les propriétés optiques d'un système multicouche (air-Au-SiO₂-Au-Ti-verre). Les interfaces sont planes et la modélisation est réalisée en utilisant les coefficients de Fresnel à l'interface et la propagation d'ondes planes dans les couches. Deux modèles sont utilisés où l'échantillon est : i) excité par une source à l'infini ; ii) excité par une source locale. Dans l'expérience que nous avons modélisée l'empilement est excité par les électrons tunnel inélastiques dans un microscope à effet tunnel (STM). Dans le modèle, le courant tunnel inélastique est remplacé par un dipôle oscillant vertical. En utilisant ces modèles, nous avons calculé les flux réfléchis (reflectance) et transmis (transmittance) d'une source de lumière à l'infini et le flux transmis de l'excitation locale. La reflectance, transmittance et le flux transmis montrent des modes plasmoniques (surface plasmon polaritons (SPP)) et photoniques (guide d'onde (WG)). A des longueurs d'onde particulières, les courbes de dispersion des SPP et WG présentent un croisement évité. Le choix des épaisseurs d'or et de silice a deux contraintes: une amplitude importante des observables et une large dépendance en longueurs d'onde du vecteur d'onde dans le plan. Nous étudions aussi l'influence des épaisseurs sur les observables. Nous avons trouvé que les observables ont des amplitudes importantes à pour une épaisseur d'or de [10, 90 nm] pour l'empilement de trois couches et de [10, 50 nm] pour celui de six couches. Les modes de guide d'onde apparaissent pour une épaisseur de la couche de silice de >190 nm. Afin de caractériser la localisation du champ dans l'empilement et déterminer la nature du mode, nous avons calculé le champ électrique en fonction de la coordonnée de pénétration z. Nous avons trouvé que pour le mode SPP le champ est localisé à l'interface Au-air, tandis que le champ électrique du guide d'onde est confiné dans la couche de silice. Les résultats théoriques présentés sont en bon accord avec les résultats des études expérimentales menées dans notre groupe. / In this thesis, we investigate the optical properties of a six-layer stack (air-Au-SiO₂-Au-Ti-glass). The interfaces are flat and the modeling is performed using elementary Fresnel expressions at the interface and plane wave propagation in the layers. Two models are used where the sample is: i) excited by a source at infinity (excitation by source at infinity (ESI)); ii) excited by a local source. In the experiments we are modeling this source consists of the inelastic tunneling electrons from a scanning tunneling microscope (STM). In our modeling this source is replaced by a vertical oscillating dipole. Using these two models one calculates the reflected (reflectance) and the transmitted (transmittance) flux from a source at infinity and the transmitted flux of a local source. Surface plasmon polariton (SPP) and wave guide (WG) modes may be identified in the reflectance, transmittance and transmitted flux. In a particular wavelength domain the SPP and WG repel each other giving rise to an avoided crossing. The choice of the gold (Au) and silica (SiO₂) thicknesses of the six-layer stack is guided by two requirements: high amplitude of the observable and wide wavelength dependence of the in-plane wave vector. We also study the influence of the gold and silica thicknesses on the observables. We find that the observables are significant for dAu[10, 90 nm] for the three and dAu[10, 50 nm] for six layer stacks and this predictive study guided the choice of the experimental sample thicknesses. The wave guide mode appears for dSiO₂ >190 nm. The electric field as a function of the penetration coordinate z is calculated in order to characterize the location of the field in the stack and to assign the nature of the modes. We observe that for the SPP the electric field is confined at the Au-air interface whereas, the electric fields corresponding to the WG mode are confined inside SiO₂ layer. Our calculations presented in this work are in good agreement with the experimental measurements performed in our group.

Thesis (PhD (Electrical and Electronic Engineering))--University of Stellenbosch. / ENGLISH ABSTRACT: This dissertation presents a synthesis method for broadband high-power absorptive microwave lters by cascading a wide stop-band wa e-iron lter with an absorptive harmonic pad. The classical image impedance synthesis methods for wa e-iron lters are updated to allow for non-uniform boss patterns, which enable control over both the stop-band attenuation and pass-band re ection of the lter. By optimising an accurate circuit model equivalent, computationally intensive numerical EM optimisation are avoided. The nonuniform wa e-iron lter achieves the same electrical speci cation as similar lters in literature, but in a smaller form factor. The prototype presented displays less than -21 dB in-band re ection over 8.5 - 10.5 GHz, with stop-band attenuation in excess of 50 dB over the harmonic bands 17 - 31.5 GHz and 30 dB over the 34 - 42 GHz. The prototype is designed to handling 4 kW peak power incident in the transmitted band, and is 130 mm in length. Minimal full-wave tuning is required post-synthesis, and good agreement is found between synthesised and measured responses. Additionally, a completely novel oblique wa e-iron boss pattern is proposed. For the absorptive harmonic pad, transversal broadwall slots in rectangular waveguide, coupling to an absorptive auxiliary guide, are investigated in the presence of standing wave surface current distributions. An accurate circuit model description of the cascaded structure is developed, and optimised to provide a required level of input match in the presence of an arbitrary re ective lter. Using numerical port parameter data of the wa eiron lter, a harmonic pad is developed that provides -12.5 dB input re ection match across the band 17 - 21 GHz with up to 1 kW peak incident power handling capability, yet is only 33 mm in length. Again, good agreement is found between synthesised and measured responses of the cascaded structure. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie proefskrif stel 'n sintesetegniek voor vir wyeband, ho edrywing absorberende mikrogol lters deur 'n kaskade kombinasie van 'n verlieslose wafelyster lter met 'n wye stopband, en 'n absorberende harmoniekdemper. Die klassieke sintesemetodes vir wafelyster lters word aangepas om nie-uniforme tandpatrone toe te laat, wat beheer oor beide die lter se stopband attenuasie en deurlaatband weerkaatsing moontlik maak. Deur die optimering van 'n akkurate stroombaanmodel van die lter kan berekeningsintensiewe numeriese EM optimering vermy word. Die nieuniforme wafelyster lter behaal dieselfde spesi kasies as soortgelyke gepubliseerde lters, maar is meer kompak. Die vervaardigingsprototipe handhaaf minder as -21 dB intreeweerkaatsing oor die deurlaatband van 8.5 - 10.5 GHz, asook attenuasie van meer as 50 dB oor die stopband 17 - 31.5 GHz en 30 dB oor 34 - 42 GHz. Die prototipe is ontwerp om 4 kW intree kruindrywing te hanteer in die deurlaatband, en is 130 mm lank. Die metode vereis minimale verstellings tydens volgolf simulasie, en die meetresultate stem goed ooreen met die gesintetiseerde gedrag. 'n Nuwe skuinstandpatroon word ook voorgestel vir wafelyster lters. Vir die harmoniekdemper word transversale bre ewandgleuwe in reghoekige gol eier wat koppel na 'n absorberende newegol eier ondersoek in die teenwoordigheid van staandegolfpatrone in oppervlakstroom. 'n Akkurate stroombaanmodel van 'n gleufkaskade word ontwikkel, en geoptimeer om 'n vereiste intreeweerkaatsing te bewerkstellig in samewerking met 'n arbitr^ere weerkaatsende lter. Deur gebruik te maak van poortparameterdata van die wafelyster lter word 'n 33 mm lange hamoniekdemper ontwikkel wat 'n maksimum intreeweerkaatsing van -12.5 dB oor die band 17 - 21 GHz handhaaf vir kruindrywingsvlakke van tot 1 kW. Goeie ooreenstemming tussen gesintetiseerde en gemete resultate word weereens waargeneem vir die volledige saamgestelde struktuur.

Ce travail de thèse, qui se rattache au domaine des composants télécom, concerne l’étude de composants passifs élémentaires constitués de lignes de transmission coplanaires alliant ferrite et métamatériaux. Ces composants sont susceptibles de réaliser de nouvelles fonctions en électronique des hautes fréquences en combinant plusieurs phénomènes comme ceux de non réciprocité, des comportements main droite – main gauche et l’agilité en fréquence. Les applications visées portent sur un grand champ de composants microondes comme des antennes, des isolateurs, déphaseurs, coupleurs, filtres - agiles et performants. La modélisation, la fabrication et la caractérisation de ces composants ont été effectuées dans le cadre d’une collaboration entre l’INL et le LT2C. Les outils mis en œuvre dans ce travail comprennent la réalisation de ces composants en salle blanche, leur caractérisation en hyperfréquences (en général jusqu’à 20 GHz), leur simulation par un logiciel commercial de simulation par éléments finis (COMSOL) ainsi que le développement de techniques d’extraction de paramètres (Matlab). La mise en œuvre de ces outils a permis d’appréhender le comportement de ces lignes en termes de constante de propagation et de diagramme de dispersion. Sur le plan pratique, des composants inductifs et/ou capacitifs (capacités à fente ou interdigitées) ont été intégrés à des lignes de transmission coplanaires sur 2 types de substrats. Le premier substrat, diélectrique (Al203), sert de référence, tandis que le second est ferrimagnétique (YIG ou Y3Fe5O12) et présente un effet de non-réciprocité de la propagation du signal dans la configuration retenue. Sur alumine, les valeurs des capacités et des inductances intégrées atteignent 80 fF et 400 pH respectivement. Sur YIG, à partir d’études paramétriques originales sur différentes topologies de structures de test, les effets de non réciprocité attendus ainsi que les phénomènes de résonance gyromagnétique ont bien été mis en évidence. La simulation électromagnétique des structures est validée par un accord correct entre simulations et mesures. Il ressort de cette étude que la non réciprocité d’une ligne sur YIG chargée par des inductances parallèles peut être améliorée jusqu’à 15 dB environ par rapport à une simple ligne coplanaire sur YIG pour certaines bandes de fréquences. Enfin l’agilité en fréquence de la structure de bande des lignes CRLH est établie. Ces travaux ouvrent de très intéressantes perspectives pour le développement de nouveaux composants microondes et sont susceptibles de constituer un socle solide pour une suite des activités dans cette thématique. / In this thesis we studied some passive components based on metamaterials. Our goal was to assess the physical properties of CRLH lines combined with a ferrite substrate. When the CRLH TLs are integrated with ferrite substrate, new properties based on the “CRLH” structure and nonreciprocity of ferrite can be obtained. Samples were processed on dielectric substrate (alumina) as well as on YIG substrate, according to fabrication steps which are described in this work. These samples have been characterized, in particular for the YIG substrate, with and without a magnetic polarization field. 3D Finite element simulation was used to get the scattering parameters. Lastly, dispersion diagrams were extracted from both measured and simulated data.We can get nonreciprocity by modeling the ferrite substrate, and “left-handed” property by modeling the structure of CRLH. The first chapter of this manuscript focus on theories of microwave transmission lines, coplanar waveguides, magnetic materials and metamaterials. In the second chapter, we designed and implemented conventional CPW components as well as stand-alone capacitors and inductors on alumina substrate. We completed the fabrication process in NANOLYON. Then the simulations in software COMSOL, and the analytical modelling approaches in Matlab are presented. The measured, simulated and analytical S parameters are given, the corresponding propagation constants of CPW, the extracted values of capacitance and inductance are given and discussed. The CPW components on ferrite are introduced in the third chapter. Firstly, different kinds of ferrite and the fabrication of components are presented. Then the modelling of permeability of ferrite material is detailed, and implemented in the 3D finite element simulation. The nonreciprocity is studied using CPW components based on ferrite BaM and YIG. For CPW on ferrite substrate, the measured and simulated S parameters, as well as propagation constant are given. In chapter four, the modelling of CRLH transmission line and the CRLH transmission line theory were presented. Examples of balanced and unbalanced CRLH TL are presented and the dispersion diagram is given. Then a parametric study of the components realized on alumina and on YIG has been driven. The geometric parameters were the left-handed inductances, left-handed capacitances and the length of the CPW separating them (CPW2). Both experimental and simulated scattering parameters are shown and the corresponding propagation constants are given. That enables to identify the different frequency bands: left-handed band, right-handed band and bandgap. Moreover, we establish that the band structure of these components can be tuned with the magnetic applied field.

This research deals with the second harmonic generation of Lamb waves in nonlinear elastic, homogeneous, isotropic plates. These waves find current applications in the field of ultrasonic, nondestructive testing and evaluation of materials. The second harmonic Lamb wave generation is investigated analytically in order to provide information on suitable excitation modes maximizing the second harmonic amplitude. Using an existing solution for the problem of second harmonic generation in wave guides, the solution is explained for the plate and examined as to the symmetry properties of the second harmonic wave, since published results are contradictory. It is shown that the cross-modal generation of a symmetric secondary mode by an antisymmetric primary mode is possible. Modes showing internal resonance, whose conditions are nonzero power flux from the primary wave and phase velocity matching, are shown to be most useful for measurements. In addition, group velocity matching is required. A material-independent analysis of the linear Lamb mode theory provides mode types satisfying all three requirements. Using the example of an aluminum plate, the found internally resonant modes are evaluated with regard to the rate of second harmonic generation and practical issues such as excitability and ease of measurement. Pros and cons of each mode type are presented.

De nouveaux outils de modélisation permettant de contribuer au développement de véhicules silencieux sont développés. Ils sont fondes sur des modèles continus de propagation d'ondes en milieux poro- et viscoélastiques. Par l'exploitation des spécificités géométriques des éléments étudiés, les temps de calculs associes peuvent être grandement améliorés par rapport a l'utilisation de modélisations plus traditionnelles. Ainsi, l'utilisation de fonctions analytiques pré-déterminées pour une ou deux directions permet de réduire la dimension spatiale du problème numérique restant a résoudre. Cette réduction de dimension spatiale est introduite pour deux configurations privilégiées. Premièrement, elle est appliquée a la propagation d'ondes au sein de cylindres creux, infiniment longs, et homogènes, ou guides d'onde, en matériau viscoélastique. Les solutions obtenues en termes d'ondes sont ensuite utilisées afin de modéliser des amortisseurs de vibration en caoutchouc, de longueur finie, en faisant correspondre les modes aux conditions limites radiales du problème. Dans un deuxième temps, une méthode de réduction de la dimension spatiale du problème est appliquée a la modélisation des tructures multicouches avec symétrie de révolution, composées de domaines poro-élastiques, élastiques et fluides. En utilisant une décomposition en série harmonique de la dépendance spatiale azimutale,le problème d'origine, en trois dimensions, est décomposé en plusieurs petits problèmes de deux dimensions, réduisant radicalement le coût en temps de calcul. De plus, par une méthode mixte alliant mesures et méthodes numériques, les caractéristiques d'un amortisseur visqueux de poids lourd sont déterminées, dans le domaine fréquentiel audible, illustrant l'influence des coussinets en caoutchouc au niveau des attaches avec les pièces voisines. Les approches de modélisation présentées dans cette thèse ont pour but de contribuer aux outils de conception de véhicules nouveaux, intégrant de nouvelles technologies permettant de s'inscrire dans l'objectif de produire des véhicules durables. Tout particulièrement, ces outils ont pour objectif l'amélioration de la modélisation des vibrations et nuisances sonores, qui sont souvent pénalisés lors de la conception de nouveaux concepts de véhicules durables. / New modelling tools intended to contribute to the development of components for quieter vehicles are developed. The tools are based on continuum models for wave propagation in poro– and visco–elastic media. By using geometric attributes of the studied components, the computational cost may be radically decreased compared to traditional methods. By assigning known analytical functions for one or two of the spatial directions, the spatial dimension of the remaining numerical problem is reduced. This reduction of spatial dimensions is performed in two di↵erent ways. The first one treats wave propagation in infinitely extended homogeneous and hollowed cylindrical rods, or wave guides, consisting of visco–elastic media. The wave solutions obtained are then used to model rubber vibration isolators of finite length by mode–matching the fields to the radial boundary conditions of interest. The second one is a method for modelling rotationally symmetric multilayered structures consisting of poro–elastic, elastic and fluid domains. By using a harmonic expansion for the azimuthal spatial dependence, the original three–dimensional problem is split up into several, much smaller, two– dimensional ones, radically decreasing the computational load.Moreover, using a mixed measurement/modelling approach, the audible frequency range characteristics of a viscous damper from a truck is studied, illustrating the influence of the rubber bushings by which it is attached to surrounding structures.The modelling approaches presented in this thesis are intended as tools aiding the design process of new vehicles, enabling new technology striving for more sustainable vehicle concepts. More specifically, the tools aim to improve the modelling of sound and vibration properties which are often penalised when seeking new, more sustainable vehicle designs.

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Vacuum microwave tubes, such as klystron, traveling-wave tube, gyrotron are high efficiency devices, where the RF interaction structure facilitates efficient energy transfer from the kinetic energy of the high energy electron beam to the electromagnetic wave. Traveling-wave Tube is the most versatile microwave power amplifier widely used for terrestrial communication, radar and aerospace applications. The waveguide based slow-wave structures like Millman, Karp, inter digital, grated waveguide, ring-plane, ring-bar, millitron and folded-waveguide structure gathered importance for application in millimeter-wave traveling-wave tubes. Among these millimeter-wave interaction structures, the folded-waveguide slow-wave structure became the most popular due to its robust structure, high power capability, low RF loss, simpler coupling, reasonably wide bandwidth and ease of fabrication for millimeter-wave to terahertz frequencies. Hence this thesis aims to analyse the folded-waveguide slow-wave structure for broad-banding and efficiency enhancement. The existing approaches for the analysis of cold circuit parameters (dispersion and interaction impedance characteristics) of folded-waveguide slow-wave structure are reinvestigated and found that these have limitation, as the effects of E-plane bend and beam-hole discontinuities are ignored in the parametric analysis. A cascaded matrix equivalent circuit model includes the effect of E-plane and beam-hole discontinuities for the analysis, but reported only for the serpentine folded-waveguide slow-wave structure. The cold test measurement technique was reported only for the dispersion characteristics. Hence the measurement technique has to be extended for the measurement of interaction impedance. The author proposes to orient the present doctoral work to (i) extend the proposed cascaded transmission matrix equivalent model for the analysis of rectangular folded-waveguide slow-wave structure, (ii) develop a non-resonant perturbation technique for the measurement of interaction impedance characteristics of the folded-waveguide slow-wave structure and also to (iii) establish new analysis models for the folded-waveguide slow-wave structure. The effect of E-plane bend and beam-hole discontinuities on the RF characteristics have been considered and simple, yet accurate closed form expressions for the computation of dispersion and interaction impedance characteristics have been established by three different approaches namely: transmission line equivalent circuit model, conformal mapping equivalent circuit model and quasi-TEM approach. The analysis results are benchmarked against 3-D electromagnetic modeling. The non-resonant perturbation theory is developed for the interaction impedance measurement. Typical Ka-band structures are fabricated by wire-EDM process and cold test measurements are carried out to benchmark the analysis approaches. The equivalent circuit models based on lumped circuit model are simpler than the cascaded matrix equivalent circuit model and can give closed form expressions for the prediction of dispersion and interaction impedance characteristics. The quasi-TEM approach can be extended for the complicated structure like ridge-loaded FWG-SWS. Broad-banding of the conventional folded-waveguide slow-wave structure is attempted by ridge-loading on the broad wall of the structure. The ridge-loaded folded-waveguide slow-wave structure is analyzed by parametric approach, cascaded transmission matrix equivalent circuit model and quasi-TEM approach and validated against numerical simulation. The analysis is extended for exploring the efficacy of the ridge-loading on broad-banding of the traveling-wave tube. Finally efficiency enhancement of the folded-waveguide slow-wave structure is attempted by introducing grating on the broad wall of the structure. The analysis is carried out by numerical simulation for exploring the efficacy of the grating on efficiency enhancement of the traveling-wave tube.

In this paper a new equivalent circuit is presented which describes the dynamics of a prototype micro-gyro sensor. The concept takes advantage of the principles employed in vibratory gyro sensors and the ductile attributes of GalFeNOL to target high sensitivity and shock tolerance. The sensor is designed as a tuning fork structure. A GalFeNOL patch attached to the y-z surface of the drive prong causes both prongs to bending the x-z plane (about the y axis) and a patch attached to the x-z surface of the sensing prong detects Coriolis-force induced bending in the y-z plane (about the x axis). A permanent magnet is bonded on top of each prong to give bias magnetic fields. A solenoid coil surrounding the drive prong is used to produce bending in the x-z plane of both prongs. The sensing prong is surrounded by a solenoid coil with N turns in which a voltage proportional to the time rate of change of magnetic flux is induced. The equivalent circuit enables the efficient modeling of a gyro sensor and an electromechanical behavioral simulation using the circuit simulator SPICE. The prongs are modeled as wave guiding bending beams which are coupled to the electromagnetic solenoid coil transducer. In contrast to known network approaches, the proposed equivalent circuit is the first tuning fork model, which takes full account of the fictitious force in a constant rotating frame of reference. The Coriolis force as well as the centrifugal force on a concentrated mass are considered.