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太赫兹辐射源及太赫兹波导的理论研究

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第一章 引言

1.1太赫兹科学与技术简介

1.1.1太赫兹辐射的主要特征

1.1.2太赫兹辐射的产生和探测

1.2太赫兹波的传输

1.2.1准光学技术

1.2.2波导技术

1.3太赫兹波的应用

第二章 光电导太赫兹辐射源

2.1光电导开关概述

2.2辐射原理

2.3太赫兹波的影响因素

2.4.存在的问题及解决思路

2.4.1光导体

2.4.2天线的几何结构

2.4.3其他

2.5小结

第三章 光整流太赫兹辐射源

3.1光整流效应

3.2辐射原理

3.3 THz波的影响因素

3.4小结

第四章 太赫兹波导的理论模拟

4.1 太赫兹波导简介

4.2 CST模拟软件简介

4.3几种波导的理论模拟

4.3.1石英管波导

4.3.2硅薄片波导

4.3.3 Teflon波导

4.3.4 HDPE波导

4.4总结

第五章 结论

参考文献

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致谢

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摘要

光电导和光整流是目前应用较为广泛的两种重要的太赫兹辐射产生技术,太赫兹波导传输对太赫兹技术的发展也非常重要。本论文主要研究了光电导和光整流太赫兹源的辐射原理、影响因素和改进方法,模拟了几种材料的太赫兹波导的传输特性。
   在对光电导太赫兹源的研究中,首先从光电导开关的发展历程入手,讨论了国内外应用光电导开关作为太赫兹辐射源产生的太赫兹波达到的水平,然后对光电导THz源的辐射原理进行了深入研究,探讨了影响光电导太赫兹源辐射的三个主要因素:光导体、天线几何结构和泵浦激光脉冲宽度。目前在光电导太赫兹源研究中存在的主要问题是辐射波的能量和频率都较低,提出了今后可从光导体、天线几何结构和其他方面提高光电导太赫兹源辐射的强度和频率。
   在解释光整流效应的基础上,本论文讨论了国内外应用光整流作为太赫兹辐射源产生的太赫鲍波的研究进展,研究了光整流THz源的辐射原理:非线性极化。目前在光整流太赫兹源研究中存在的主要问题是:在非线性晶体中实现相位匹配十分困难,所以辐射的太赫兹波强度较低,提出了提高光整流太赫兹源辐射强度的几种方法。
   太赫兹波的传输和操控的研究是一些太赫兹技术能否广泛应用的关键。本文用CST微波工作室软件包模拟了石英、硅、Teflon和HDPE四种材料的太赫兹波导的传输特性,分析了这几种波导结构在太赫兹波段的S参数、端口处的传输场能量、端口处的电场和磁场、整个波导的三维法线分量电场分布和波导的三维切线分量电场分布等。结果表明,在传输的太赫兹波的频率不太高和波导的几何尺寸不太大时,这几种材料可以作为太赫兹波段的波导传输太赫兹波。

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