光电导天线产生太赫兹波的理论和实验研究

【摘要】： 太赫兹波(Terahertz或称THz辐射、T—射线,简称为THz)通常指的是频率在0.1THz-10THz(波长在3mm-30μm)范围内的电磁波(1THz=1012Hz)。太赫兹波段处在电子学向光子学的过渡区,也处在宏观经典理论向微观量子理论的过渡区,这种特殊位置以及其在传播、散射、反射、吸收、穿透等方面与毫米波、红外线显著不同的特点决定了太赫兹技术在物体成像、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论文在绪论部分介绍了太赫兹波的主要特点、应用及光电导天线产生太赫兹波的国内外发展现状。 2从光电导天线产生太赫兹波的物理机制出发,建立了光电导天线产生太赫兹波的电流瞬冲模型,并结合小孔径光电导天线的特点对该模型进行了一定改进,根据麦克斯韦电磁理论详细推导出太赫兹波的近场和远场解析式。 3根据改进的数学模型,分别数值模拟和详细分析了外加偏置电场,泵浦激光功率,脉冲宽度,光通量饱和效应和光电导天线材料的载流子寿命、载流子驰豫时间和电极间隙对太赫兹波输出功率的影响。 4进行了光电导天线产生太赫兹波的实验研究。实验中采用了不同的斩波器重复频率,激光泵浦功率和外加偏置电压进行实验,对太赫兹波输出功率的影响进行了比较与分析,并提出了进一步的实验改进方案。