THz波導(dǎo)單模透射機(jī)理研究.pdf

1、太赫茲波（Terahertz Wave）在電磁波譜中處于微波與紅外波段之間的特殊位置，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在寬帶通信、無(wú)損檢測(cè)、電子對(duì)抗、醫(yī)學(xué)成像、安全檢查等領(lǐng)域有著廣泛的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。特別是近幾年，隨著超快光子技術(shù)的發(fā)展，太赫茲波技術(shù)也得以迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的科學(xué)研究者開(kāi)始致力于太赫茲波技術(shù)的研究。在許多現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，太赫茲波段的模式可控器件對(duì)高功率、大容量信號(hào)的傳輸和檢測(cè)等具有舉足輕重的意義。因此對(duì)太赫茲波導(dǎo)單模透射機(jī)理的研究不

2、僅具有十分重要的科學(xué)意義，更具有潛在的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文針對(duì)THz波在波導(dǎo)中的傳輸特性展開(kāi)研究，通過(guò)在波導(dǎo)管壁上引入周期起伏結(jié)構(gòu)，使波導(dǎo)中多橫模之間發(fā)生共振相互作用，從而有效抑制低階模式的傳播，實(shí)現(xiàn)單一高階模式的可控傳輸，為太赫茲波功能型器件設(shè)計(jì)提供重要的思想方法和理論基礎(chǔ)。本文具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　第一章，介紹了太赫茲波技術(shù)研究的背景和意義，概述了不同類(lèi)型太赫茲波導(dǎo)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，闡述了太赫茲波導(dǎo)單模透射理論研究的必要性和緊迫

3、性，介紹了論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排。
　　第二章，在理論上，從麥克斯韋方程組出發(fā)，基于多橫模共振相互作用，詳細(xì)研究了能夠產(chǎn)生單一高階模式透射的THz波導(dǎo)的基本原理。并利用COMSOL Multiphysics有限元軟件對(duì)單模透射THz波導(dǎo)進(jìn)行數(shù)值仿真研究，仿真結(jié)果充分驗(yàn)證了THz波導(dǎo)單模透射理論的正確性和有效性。
　　第三章，研究了波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)單模透射THz波導(dǎo)譜帶特性的影響。引入形狀因子，研究了不同管壁邊界形狀對(duì)THz波

4、導(dǎo)譜帶結(jié)構(gòu)的影響。其次，分別討論了三角形頂點(diǎn)位置、正弦函數(shù)高階諧波項(xiàng)和矩形邊界占空比對(duì)THz波導(dǎo)譜帶特性的影響。隨后，分別對(duì)正弦邊界和矩形邊界THz波導(dǎo)的起伏參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，數(shù)值仿真了其中TM模的傳輸特性。通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在矩形邊界 THz波導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)了超窄帶（7.5GHz）單模透射。
　　第四章，通過(guò)在矩形邊界波導(dǎo)內(nèi)壁涂覆金層實(shí)現(xiàn)了THz波導(dǎo)單模透射頻率的調(diào)諧，深入研究了金層厚度對(duì)單模透射特性的影響，從理論上分析了頻率調(diào)