高功率THz光電導天線的設計.pdf

1、THz電磁波由于其獨特的性能，在物體成像、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達等方面具有重大的科學價值和廣闊的應用前景。然而由于目前的THz源所產(chǎn)生的THz電磁波的功率較小，嚴重制約了THz技術的發(fā)展。 本文較詳細地介紹了THz電磁波的特性，產(chǎn)生及檢測方法以及近十年來在THz時域光譜探測、THz成像和THz波在生物技術和信息技術領域的發(fā)展情況。本文主要研究了采用光電導天線產(chǎn)生THz的方法中，如何提高TH

2、z輻射功率的問題。 通過分析光電導天線材料的擊穿機理，對光電導偶極天線進行了電極圓角設計、鈍化、有機硅凝膠封裝等耐壓設計以及傳輸線背面打孔以減小THz波被周圍材料吸收的設計。用電光取樣的方法對經(jīng)過耐壓設計之后的光電導偶極天線和光電導偶極天線的裸片進行了對比實驗，實驗證明在相同的觸發(fā)光能下，經(jīng)過耐壓設計的光電導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電磁波的強度提高了一個數(shù)量級。 為了能夠從光電導材料的

3、性質上尋找提高THz輻射功率的方法，我們利用大孔徑光電導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偶極天線近場和遠場的THz脈沖時域波形。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力學因素以及觸發(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輻射強度的影響。這樣對于大功率光電導THz輻射天線的材料設計以及對使用光電導偶極天線產(chǎn)生大功率THz實驗的設計與改進具有重要的指