THz波導單模透射機理研究.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，具有許多獨特的優(yōu)點，在寬帶通信、無損檢測、電子對抗、醫(yī)學成像、安全檢查等領域有著廣泛的研究價值和應用前景。特別是近幾年，隨著超快光子技術的發(fā)展，太赫茲波技術也得以迅猛發(fā)展，越來越多的科學研究者開始致力于太赫茲波技術的研究。在許多現實應用中，太赫茲波段的模式可控器件對高功率、大容量信號的傳輸和檢測等具有舉足輕重的意義。因此對太赫茲波導單模透射機理的研究不

2、僅具有十分重要的科學意義，更具有潛在的實際應用價值。本文針對THz波在波導中的傳輸特性展開研究，通過在波導管壁上引入周期起伏結構，使波導中多橫模之間發(fā)生共振相互作用，從而有效抑制低階模式的傳播，實現單一高階模式的可控傳輸，為太赫茲波功能型器件設計提供重要的思想方法和理論基礎。本文具體研究內容如下：
　　第一章，介紹了太赫茲波技術研究的背景和意義，概述了不同類型太赫茲波導國內外研究現狀，闡述了太赫茲波導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容和結構安排。
　　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，詳細研究了能夠產生單一高階模式透射的THz波導的基本原理。并利用COMSOL Multiphysics有限元軟件對單模透射THz波導進行數值仿真研究，仿真結果充分驗證了THz波導單模透射理論的正確性和有效性。
　　第三章，研究了波導結構參數對單模透射THz波導譜帶特性的影響。引入形狀因子，研究了不同管壁邊界形狀對THz波

4、導譜帶結構的影響。其次，分別討論了三角形頂點位置、正弦函數高階諧波項和矩形邊界占空比對THz波導譜帶特性的影響。隨后，分別對正弦邊界和矩形邊界THz波導的起伏參數進行優(yōu)化研究，數值仿真了其中TM模的傳輸特性。通過結構參數的優(yōu)化設計，在矩形邊界 THz波導中實現了超窄帶（7.5GHz）單模透射。
　　第四章，通過在矩形邊界波導內壁涂覆金層實現了THz波導單模透射頻率的調諧，深入研究了金層厚度對單模透射特性的影響，從理論上分析了頻率調