高功率THz光電導(dǎo)天線的設(shè)計.pdf

1、THz電磁波由于其獨特的性能，在物體成像、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達等方面具有重大的科學(xué)價值和廣闊的應(yīng)用前景。然而由于目前的THz源所產(chǎn)生的THz電磁波的功率較小，嚴重制約了THz技術(shù)的發(fā)展。 本文較詳細地介紹了THz電磁波的特性，產(chǎn)生及檢測方法以及近十年來在THz時域光譜探測、THz成像和THz波在生物技術(shù)和信息技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展情況。本文主要研究了采用光電導(dǎo)天線產(chǎn)生THz的方法中，如何提高TH

2、z輻射功率的問題。 通過分析光電導(dǎo)天線材料的擊穿機理，對光電導(dǎo)偶極天線進行了電極圓角設(shè)計、鈍化、有機硅凝膠封裝等耐壓設(shè)計以及傳輸線背面打孔以減小THz波被周圍材料吸收的設(shè)計。用電光取樣的方法對經(jīng)過耐壓設(shè)計之后的光電導(dǎo)偶極天線和光電導(dǎo)偶極天線的裸片進行了對比實驗，實驗證明在相同的觸發(fā)光能下，經(jīng)過耐壓設(shè)計的光電導(dǎo)天線能夠加載的最大偏置電壓比裸片提高了10倍，輻射出的THz電磁波的強度提高了一個數(shù)量級。 為了能夠從光電導(dǎo)材料的

3、性質(zhì)上尋找提高THz輻射功率的方法，我們利用大孔徑光電導(dǎo)偶極天線的電流涌流模型，采用數(shù)值模擬的方法獲得了光電導(dǎo)偶極天線近場和遠場的THz脈沖時域波形。由于在建立模型的過程中考慮到載流子遷移率的瞬態(tài)變化、載流子壽命等微觀動力學(xué)因素以及觸發(fā)光脈沖的寬度、光通量等因素，所以，我們通過改變上述參數(shù)找到了這些因素對THz輻射強度的影響。這樣對于大功率光電導(dǎo)THz輻射天線的材料設(shè)計以及對使用光電導(dǎo)偶極天線產(chǎn)生大功率THz實驗的設(shè)計與改進具有重要的指