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(cè)、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(cè)方法以及近十年來(lái)在THz時(shí)域光譜探測(cè)、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(wèn)題。 通過(guò)分析光電導(dǎo)天線材料的擊穿機(jī)理，對(duì)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?chē)牧衔盏脑O(shè)計(jì)。用電光取樣的方法對(duì)經(jīng)過(guò)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(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明在相同的觸發(fā)光能下，經(jīng)過(guò)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(jí)。 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(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的THz脈沖時(shí)域波形。由于在建立模型的過(guò)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(guò)改變上述參數(shù)找到了這些因素對(duì)THz輻射強(qiáng)度的影響。這樣對(duì)于大功率光電導(dǎo)THz輻射天線的材料設(shè)計(jì)以及對(duì)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