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太赫兹源及太赫兹波导的理论和实验研究

李晓文  
【摘要】:太赫兹波(Terahertz,简称THZ)通常是指频率在0.1~10THz的电磁波,属于远红外和亚毫米波范畴,其长波方向是传统电磁学的领域,而短波方向是光学的研究领域。这就意味着这一特殊波段与微波和红外波段既有共性又对其起着互补的作用。太赫兹波的这些特点决定了其在物体成像、医疗诊断、环境监测、射电天文、宽带移动通讯、卫星通信和军用雷达等方面具有重要的科学价值和广阔的应用前景。 1介绍了太赫兹电磁波的特点、太赫兹波的产生方法、检测方法、太赫兹波导以及太赫兹应用。 2本章从光电导天线产生太赫兹波的理论出发,总结了影响光电导天线产生太赫兹波的因素。然后建立了光电导天线产生太赫兹波的电流瞬冲模型,并结合实际实验要求考虑了空间电荷屏蔽饱和效应对该模型进行了一定改进。最后介绍了光电导开关的两种工作模式:线性工作模式和非线性工作模式,并对这两种工作模式各自的优缺点进行了概述。 3设计了光电导天线产生太赫兹波的实验方案,研究了激光泵浦功率和外加偏置电压对光电导天线产生太赫兹波功率的影响。 4结合太赫兹技术和光子晶体光纤提出一种新型的塑料光子晶体太赫兹波导,即气孔随机分布的光子晶体太赫兹波导。该种波导基底材料为聚四氟乙烯,纤芯材料选取聚乙烯,建模后使用COMSOL软件对其进行数值模拟,研究了该种波导双折射、色散、损耗和有效模场面积等参数特性,为其以后的应用提供理论依据。


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