基于太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)檢測電介質(zhì)材料特性的研究.pdf

1、太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)是應(yīng)用最廣泛的光譜測量技術(shù)，是THz技術(shù)的典型代表。它直接記錄了THz電場的振幅和相位信息，不需要經(jīng)過復(fù)雜的克拉默斯-克勒尼希變換就能直接獲得樣品在THz波段的光學(xué)常數(shù)。它在物體成像、無線通信、材料的分析、化合物結(jié)構(gòu)的判斷和安全檢測等方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景。對天文學(xué)、生物學(xué)、電磁學(xué)、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)、工農(nóng)業(yè)及反恐等領(lǐng)域也帶來了深遠(yuǎn)的影響，在很多方面將成為遠(yuǎn)紅外光譜技術(shù)和X射線的補(bǔ)充。本文圍繞THz-TDS系統(tǒng)展開了一系

2、列的工作，主要的內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)包括以下兩個方面:
　　1、搭建了透射型THz時(shí)域光譜系統(tǒng)，并對搭建的好的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，研究GaAs光電導(dǎo)天線的外加偏壓、電極間隙、激光脈沖參數(shù)，如光斑在天線電極間的位置、泵浦光功率、探測光功率對天線輻射THz波的影響。重點(diǎn)分析了激光器的中心波長對Si-GaAs光電導(dǎo)天線輻射THz波的影響;研究表明:光電天線輻射THz波的強(qiáng)度、峰值功率、有效譜寬都隨中心波長的改變而改變，在短波長和長波長下都比較小，波長

3、為800nm時(shí)達(dá)到最高，并從相位匹配方面證明了波長為800nm時(shí)，ZnTe晶體的探測效果最佳。
　　2、利用THz-TDS系統(tǒng)研究XLPE材料的老化程度。XLPE電纜在現(xiàn)今的高中低壓輸電系統(tǒng)中扮演著重要的角色，但是，由于其老化出現(xiàn)而引起的擊穿事故屢屢發(fā)生，給人們的生活及經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的損失，所以研究其老化程度，抑制事故的發(fā)生就顯得尤為重要。本文通過對不同老化條件下內(nèi)、中、外三個不同位置的XLPE樣品切片在THz波段的光譜分析及計(jì)算

4、，得到XLPE電纜內(nèi)部樣品在THz波段的折射率和介電常數(shù):實(shí)際運(yùn)行一年的樣品其折射率和介電常數(shù)最大，分別為1.539和2.37，而加速老化10和20天的樣品的介電常數(shù)和折射率較小，對于中部和外部絕緣層而言有相同的變化規(guī)律。研究表明:電纜的老化程度與電纜材料在THz波段的介電常數(shù)和折射率有關(guān)，介電常數(shù)和折射率越大，樣品的絕緣性能越好，則其老化程度越低，反之亦然。所以實(shí)際運(yùn)行一年的電纜樣品其老化程度較低，而加速老化10天和20天的電纜樣品老