基于太赫茲時域光譜技術檢測電介質(zhì)材料特性的研究.pdf

1、太赫茲時域光譜系統(tǒng)是應用最廣泛的光譜測量技術，是THz技術的典型代表。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波段的光學常數(shù)。它在物體成像、無線通信、材料的分析、化合物結構的判斷和安全檢測等方面顯示出廣闊的應用前景。對天文學、生物學、電磁學、材料科學、醫(yī)學、工農(nóng)業(yè)及反恐等領域也帶來了深遠的影響，在很多方面將成為遠紅外光譜技術和X射線的補充。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)新點包括以下兩個方面:
　　1、搭建了透射型THz時域光譜系統(tǒng)，并對搭建的好的系統(tǒng)進行優(yōu)化，研究GaAs光電導天線的外加偏壓、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。重點分析了激光器的中心波長對Si-GaAs光電導天線輻射THz波的影響;研究表明:光電天線輻射THz波的強度、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時達到最高，并從相位匹配方面證明了波長為800nm時，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):實際運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，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。所以實際運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