高功率THz光電導(dǎo)天線的設(shè)計(jì).pdf

1、THz電磁波由于其獨(dú)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(dòng)通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達(dá)等方面具有重大的科學(xué)價(jià)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(yán)重制約了THz技術(shù)的發(fā)展。 本文較詳細(xì)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(shí)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(jī)理，對光電導(dǎo)偶極天線進(jìn)行了電極圓角設(shè)計(jì)、鈍化、有機(jī)硅凝膠封裝等耐壓設(shè)計(jì)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(jì)。用電光取樣的方法對經(jīng)過耐壓設(shè)計(jì)之后的光電導(dǎo)偶極天線和光電導(dǎo)偶極天線的裸片進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明在相同的觸發(fā)光能下，經(jīng)過耐壓設(shè)計(jì)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(qiáng)度提高了一個(gè)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(yuǎn)場的THz脈沖時(shí)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(dòng)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(qiáng)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(jì)以及對使用光電導(dǎo)偶極天線產(chǎn)生大功率THz實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)具有重要的指