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太赫兹波源理论模拟与检测实验研究

杨坚  
【摘要】:太赫兹波(THz)通常指频率介于0.1THz~10THz之间的电磁辐射波,其波段位于微波和红外波段之间。太赫兹波具有非常重要的特性,它可以穿透大多数电介质材料以及气相物质,且这些介质在太赫兹波段具有丰富的吸收和色散性质,通过测量分析样品的太赫兹信号便可以获得关于材料中的物质成分和物理、化学以及生物学信息。太赫兹波成像技术和光谱技术可以提供传统的微波和X射线技术所不能提供的信息。太赫兹波在高数据率通信、保密通信、精确制导和探测隐藏武器等方面都有重要的应用。因此,这个新兴的研究领域——太赫兹波的产生和应用,近年来正受到各国科学家的极大关注。 就太赫兹波产生方法而言,主要分成两大类。一类就是宽频太赫兹波的产生,包括光电导天线产生太赫兹波、半导体表面产生太赫兹波、光整流产生太赫兹波、非线性传输线产生太赫兹波等;另一类便是窄频太赫兹波的产生,它包括光混频产生太赫兹波、光参量变换产生太赫兹波、太赫兹波半导体激光器等。同时,探测太赫兹波的方法也有几种,其中主要有自由空间电光采样(FS-EOS)和光电导天线采样两种方法。 本论文的主要研究工作包括: 本论文通过软件对传统太赫兹波发射天线进行数值模拟,分析出这些天线的不足之处,即传统太赫兹波发射天线电极上外加偏压不宜太大,否则将被击穿,进而在传统太赫兹波发射天线的基础上进行结构优化,最终设计出了用于太赫兹波发射耐高压的光电导天线的优化结构;另外,本论文通过光电差分探测电路设计、电路制作、太赫兹波的探测研究以及电路优化,自主研制出了一个性能较佳且可以取代进口光电差分探测器进行太赫兹波自由空间电光采样的光电差分探测器,为课题组下一步进行太赫兹波技术与应用研究奠定了基础。


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