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作者：付强华中科技大学

学位级别：硕士

基于自由电子激光的太赫兹(FEL-THz)源不仅可以获得大功率输出,而且波长在大范围内连续可调,可覆盖整个THz频段甚至更高,是实现大功率THz源的最佳途径之一。光腔是FEL装置中的重要组成部分,光与电子束的相互作用,FEL光场的发展和演化都... 详细信息

基于自由电子激光的太赫兹(FEL-THz)源不仅可以获得大功率输出,而且波长在大范围内连续可调,可覆盖整个THz频段甚至更高,是实现大功率THz源的最佳途径之一。光腔是FEL装置中的重要组成部分,光与电子束的相互作用,FEL光场的发展和演化都是在光腔中完成的,因此需要很好的设计光腔。本文在研究FEL基本原理的基础之上,对基于FEL的THz源的束流参数敏感性和光腔设计等问题进行了研究。通过分析束流参数敏感性,结合加速器的实际技术水平,在预期的THz辐射要求下,确定了一组合理的束流设计参数值。在给定的束流设计参数和摇摆器参数情况下,进一步完成了近共心光腔的设计与优化,以获得所需的THz辐射。主要工作包括光腔结构的设计、腔镜材料的选取、光腔参数设计和光腔部分优化,分析了光腔损耗、耦合输出、腔长失谐等问题。并对拟设计的基于FEL的THz源光腔提出了改进措施,通过计算光束与电子束的横向叠合因子,分析了波导光腔对光束的约束作用,同时考察了波导对滑移的抑制作用。最后利用FELO程序代码验证了拟设计的FEL-THz源的辐射性能。

关键词：自由电子激光太赫兹源束流参数光腔滑移 FELO

超导太赫兹辐射源物理特性研究及小型测试系统搭建

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超导太赫兹辐射源物理特性研究及小型测试系统搭建

作者：庆同南京大学

学位级别：硕士

近年来,由高温超导材料(BiSrCa CuO单晶)制备而成的超导太赫兹辐射源因为连续波辐射、频率连续可调、频段适中等独特的性质备受关注,同时超导太赫兹辐射源也有希望投入实际应用,从而促进太赫兹技术的发展。在对超导太赫兹辐射源的器件... 详细信息

近年来,由高温超导材料(BiSrCa CuO单晶)制备而成的超导太赫兹辐射源因为连续波辐射、频率连续可调、频段适中等独特的性质备受关注,同时超导太赫兹辐射源也有希望投入实际应用,从而促进太赫兹技术的发展。在对超导太赫兹辐射源的器件特性表征中,辐射功率和辐射频率是两个非常关键的因素。然而,提高辐射频率的主要方法是改善器件的导热条件。从这个角度出发,本文研究了Gold-BSCCO-Gold结构超导太赫兹辐射源电极厚度对器件导热的影响,利用COMSOL Multiphsics软件对不同厚度的辐射源样品进行了焦耳热多物理场耦合仿真。仿真结果发现较厚的下电极样品有更好的导热效果,同时辐射源器件也会有更高的工作电压,这也意味着我们可以检测到频率更高的太赫兹辐射。作为研究太赫兹辐射源辐射特性的重要仪器低温扫描激光显微镜系统,本文采用了波长更短的激光器和光路系统来搭建显微镜系统,成功提升了显微镜的分辨率,意味着我们可以检测尺度更小的器件。并且,由于激光工作在可见光波段,我们可以将其应用在一些有光电效应的电学器件上,例如Si纳米线太阳能电池。我们利用COMSOL仿真软件,研究了径向硅纳米线激光吸收率高的原因,通过与光电显微镜实验的结果对比,发现激光在纳米线外壁之间的多次散射会造成纳米线对光信号的重复吸收,从而提高了纳米线的光吸收率和光生载流子浓度。此外,为了提高超导器件测量系统的灵活性和便携性,我们使用线性分置式斯特林制冷机,设计并搭建了小型高温超导器件测试系统。通过紧凑的系统设计,我们不仅获得了50 K的最低工作温度,而且该系统只需要7 min就可以从室温降至75 K。通过自主搭建的测试系统和测试程序,我们成功进行了BSCCO辐射源的电学特性测量。

关键词：太赫兹源 COMSOL多物理场仿真低温扫描激光显微镜小型高温超导器件表征系统

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基于CMOS工艺的太赫兹振荡器设计

基于CMOS工艺的太赫兹振荡器设计

作者：汪柏康江苏大学

学位级别：硕士

太赫兹波位于经典的电子学领域(无线电,微波和毫米波)和光子学领域(红外,可见光,紫外线和X射线)之间的电磁频谱过渡区域,太赫兹波高穿透性、强频谱分辨率以及非电离等特性,使得太赫兹技术在生物医疗成像、光谱分析、人体安全检查、通信... 详细信息

太赫兹波位于经典的电子学领域(无线电,微波和毫米波)和光子学领域(红外,可见光,紫外线和X射线)之间的电磁频谱过渡区域,太赫兹波高穿透性、强频谱分辨率以及非电离等特性,使得太赫兹技术在生物医疗成像、光谱分析、人体安全检查、通信等领域具有广泛的研究价值。太赫兹振荡器作为太赫兹发射与接收系统的关键模块,其性能指标的好坏直接影响系统的稳定性,因此,对太赫兹振荡器的研究与应用已成为太赫兹技术发展前沿的热门方向之一。近年来,随着CMOS工艺晶体管尺寸逐渐缩小、截止频率逐渐上升,采用CMOS工艺设计太赫兹振荡器逐步成为了可能。CMOS工艺成本低、集成度高,但随着工作频率的上升,晶体管增益、无源器件品质因数降低成为目前太赫兹振荡器设计的难点。本文基于40nm CMOS工艺,设计了一种改进型Push-Push结构的高输出功率太赫兹压控振荡器,输出二次谐波300GHz信号突破MOS管截止频率限制,通过控制晶体管衬底偏压达到频率调谐目的,具体研究内容与结果如下:(1)基于Push-Push振荡器结构提出一种改进型压控振荡器电路,通过增加栅极互连电感提升电压摆幅从而增加输出功率,采用控制MOS管衬底电压的方式进行频率调谐,避免引入可调谐变容管带来的损耗。(2)对振荡器关键器件片上电感进行了电磁场仿真,片上电感采用顶层金属设计成对称结构,其工作频带内品质因数均在10以上,接着对振荡器电路做了前仿真分析和后仿真校验。后仿真结果为:基波工作频率为154.5GHz,输出二次谐波频率309.0GHz信号,其功率可达-3.0dBm,功耗为28.6mW,相位噪声为-79.5dBc/Hz@1MHz,频率调谐范围为303.5GHz-315.4GHz。绘制了在片可测试的振荡器版图,并基于核心振荡器设计了单个带矩形槽天线振荡器以及带T形槽天线1×2阵列振荡器。(3)为对振荡器芯片进行测试,设计了太赫兹源与探测器测试平台。平台主要包括信号发生模块、腔体模块、硅透镜模块以及信号接收模块,实现太赫兹测试平台的小型化设计。最后给出了太赫兹源与探测器测试平台测试结果及太赫兹测量仪测试结果。利用同期流片的自混频太赫兹探测器芯片对本文所设计的阵列振荡器进行测试,间接验证了振荡器的功能;太赫兹测量仪测量的阵列振荡器辐射功率为-9.75dBm。本文设计的太赫兹振荡器的特色如下:(1)本文设计了一种改进型Push-Push结构的高输出功率太赫兹振荡器,通过增加栅极互连电感提升电压摆幅从而增加输出功率,并输出二次谐波信号,突破晶体管截止频率的限制。(2)控制晶体管衬底偏压达到频率调谐的目的,避免引入低品质因数调谐变容管带来的更多损耗。(3)设计了太赫兹源与探测器测试平台,实现太赫兹测试平台的小型化设计。

关键词： CMOS 太赫兹压控振荡器太赫兹源

超导太赫兹辐射源与小型高温超导测试系统的研究

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超导太赫兹辐射源与小型高温超导测试系统的研究

作者：臧子哲南京大学

学位级别：硕士

太赫兹(terahertz,THz)波,是指频率分布在0.1 THz到10 THz之间的电磁波,由于其在电磁波频谱上的特殊位置而具有很大的理论研究价值以及实际应用前景。长久以来,由于缺少稳定的连续波太赫兹源,以及缺少有效的太赫兹波检测技术,太赫兹波... 详细信息

太赫兹(terahertz,THz)波,是指频率分布在0.1 THz到10 THz之间的电磁波,由于其在电磁波频谱上的特殊位置而具有很大的理论研究价值以及实际应用前景。长久以来,由于缺少稳定的连续波太赫兹源,以及缺少有效的太赫兹波检测技术,太赫兹波的研究与应用一直处于一个缓慢的境地,一度被人们称为“太赫兹空白”,目前国内外已有较快的发展。约瑟夫森结作为超导电子学的基本元器件,由两个弱耦合的超导体构成,其具有宏观量子效应。当两块超导体中间夹着一块适当厚度的绝缘体时,即便在结的两端没有电压降,超导电流亦可以无损的穿过绝缘体,此即直流约瑟夫森效应。当通过约瑟夫森结的电流逐渐增大而超过其临界电流时,结的两端将会形成电势差,此时通过约瑟夫森结的电流是一个随时间变化的交变电流,振荡频率f=2ev/h,相当于在约瑟夫森结两端加1 mV电压时,即可产生484 GHz的频率,因此约瑟夫森结是一种理想的电压-频率转换器。可以说,约瑟夫森效应的发现是超导电子学的重要里程碑,因此围绕约瑟夫森结的研究具有很重要的意义。基于约瑟夫森效应,超导约瑟夫森结具有很高的应用价值,例如:使用超导材料制备高性能的太赫兹辐射源以及具备高灵敏度的太赫兹检测器。高温超导体(high temperature superconductor,HTS)主要是指临界温度在液氮温度(77 K)以上超导的材料。由于高温超导材料具备较传统超导材料更高的能隙,因此使用高温超导材料制备的太赫兹源与检测器具备频率广、工作温度高等优点。高温超导BiSrCaCuO(BSCCO)的单晶是一种天然形成的本征约瑟夫森结阵,可用于制备高温超导太赫兹源和太赫兹检测器。基于高温超导体的辐射源与检测器已经具有很高的应用价值,然而由于测试系统的限制,目前仍然缺乏一种便携性强、轻便小巧的可移动测试系统,因此本文针对这点展开了研究,首先对新型BSCCO高温超导约瑟夫森微桥结进行了相应研究,该器件对于制备新型SQUID以及SQIF具有一定启发作用,约瑟夫森结本身也可以作为一种直接或外差太赫兹波检测器。其次基于C376型制冷机,搭建了一套高温超导器件测试系统,并进行了BSCCO太赫兹辐射源的测试,验证了该系统的可用性。最后本文基于混频器原理,使用双面工艺制备的BSCCO本征结检测器对约110GHz的太赫兹波进行了混频检测,混频次数最高达到了67次,证明该套测试设备已经实现了从太赫兹波的辐射到检测的全部功能。

关键词：约瑟夫森结太赫兹源检测器混频小型高温超导测试系统

基于栅控圆柱形场效应晶体管的Dyakonov-Shur不稳定研究

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基于栅控圆柱形场效应晶体管的Dyakonov-Shur不稳定研究

作者：李东澳兰州理工大学

学位级别：硕士

随着太赫兹科技的发展,太赫兹波已经应用到许多领域,这极大地推进了太赫兹器件的研究,尤其是太赫兹源器件的研究。Dyakonov和Shur在1993年提出了一种基于场效应晶体管的等离子体波不稳定理论,这为发展太赫兹源提供了一种新的途径。该理... 详细信息

随着太赫兹科技的发展,太赫兹波已经应用到许多领域,这极大地推进了太赫兹器件的研究,尤其是太赫兹源器件的研究。Dyakonov和Shur在1993年提出了一种基于场效应晶体管的等离子体波不稳定理论,这为发展太赫兹源提供了一种新的途径。该理论表明,场效应晶体管沟道内的二维电子气可以在特殊的不对称边界条件下激发等离子体波。而随着等离子体波的不稳定振荡,最终可以达到太赫兹频率并以电磁波的形式辐射出来,这种不稳定被后人称为Dyakonov-Shur不稳定。实验上已经证明这种不稳定可以产生太赫兹波。虽然人们已经做了一些关于Dyakonov-Shur不稳定的研究,但是仍有许多物理问题需要探究。总的来说,现阶段的研究大部分都围绕着传统矩形场效应晶体管开展,但是随着科技的发展和进步,更多新型器件被开发出来。特别是半导体工艺已经进入了纳米时代,而纳米器件中的量子效应是不可忽视的。针对这些器件的研究也非常重要。本论文的主要研究内容如下:(1)根据Dyakonov-Shur不稳定理论,使用柱坐标系下的二维流体力学方程对栅控圆柱形场效应晶体管中的Dyakonov-Shur不稳定进行研究,并且厘清了沟道半径和模式数对等离子体波的振荡频率和不稳定增益的影响。在圆柱形场效应晶体管中,Dyakonov-Shur不稳定是一个二维问题,等离子体波在场效应晶体管源漏极之间绕轴传播。在这种情况下,需要对原来的不对称边界条件进行修正,必须加入另一维度的边界条件来闭合系统。除了原来的晶体管长度参数以外,还引入了新的器件参数――沟道半径,并且等离子体波绕轴螺旋传播导致了模式数的出现。通过调节这些器件参数,可以实现可调谐太赫兹源。(2)电子器件已经向着微型化、集成化的方向发展。在纳米场效应晶体管中,量子效应变得尤为重要,并且对场效应晶体管有着不可忽视的影响。通过构建柱坐标下的量子流体力学方程,探究了纳米栅控圆柱形场效应晶体管中的Dyakonov-Shur不稳定。在这种情况下,不仅模式数和沟道半径会对等离子体波的传播和振荡产生影响,沟道内电子的量子效应和电子温度同样会对等离子体波不稳定性产生影响。这也为探究纳米圆柱形场效应晶体管的太赫兹源提供了理论基础。通过调节器件参数可以实现可调谐的太赫兹源。

关键词：太赫兹源场效应晶体管等离子体波二维电子气 Dyakonov-Shur不稳定

电子注激励石墨烯表面等离子体波产生渡越辐射的研究

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电子注激励石墨烯表面等离子体波产生渡越辐射的研究

作者：盛昌建电子科技大学

学位级别：硕士

太赫兹波的特性对天文学、雷达、通信(宽带通信)、电磁武器、电子对抗、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、安全检查(生化物检查)和无损检测等领域产生了深远影响。有基于光学、电子学或者非线性差频等方法产生太赫兹辐射者... 详细信息

太赫兹波的特性对天文学、雷达、通信(宽带通信)、电磁武器、电子对抗、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、安全检查(生化物检查)和无损检测等领域产生了深远影响。有基于光学、电子学或者非线性差频等方法产生太赫兹辐射者,但它们各有优势和劣势并且都遇到了各自的困难。不过人们很快试图使用光学和电子学相结合的方法解决太赫兹源遇到的难题。本文利用电子注激励石墨烯表面等离子体波产生渡越辐射来得到太赫兹波的方式使用的便是该综合性方法。虽然该方法目前输出功率还不高,但其结构简单易于实现,并且所用材料中的石墨烯电导率可经改变偏置电压和掺杂等手段来调节,同时该太赫兹源结构中所用介质的介电常数也是可以根据需要来改变或调节的,从而为发展具有实用且可简易调控等优点的太赫兹源提供了一种潜在的高可用的可行方案。石墨烯不仅能被诸如电磁波、光子和电子束等这些激发源激励出处于太赫兹波段的表面等离子体波,而且其在太赫兹波段、红外波段呈现出与贵金属(金、银)类似的电磁特性,并能支持表面等离子体波的传输。表面等离子体波是在金属或具有金属类似电导率特性的材料交界面区域附近的由自由电子和光子相互作用(集体振荡)所形成的一种慢波。基于以上事实,本文根据电子注、石墨烯、表面等离子体波和渡越辐射的特点,紧扣论题建立了电子注激励石墨烯表面等离子体波产生渡越辐射的激励模型,然后根据基本物理原理对模型进行宏观分析,并按照论题要求和物理规律适用范围对模型进行合理简化和近似,从而得到简化后的激励模型。在简化模型的基础上分解模型的各个组成部分:电子注、石墨烯、介质层及其界面。然后分别对这些部分进行物理分析:借助麦克斯韦方程组得到电子注自身场表达式;利用石墨烯特性引入石墨烯位移电流表达式;根据介质界面引入边界条件,串联其各个组成部分,最后得到辐射场的表达式和辐射光谱角分布表达式。然后利用MATLAB数值计算工具经编程绘制出与表达式中各个变量特殊离散值相对应的场分布图,并且给出对比分析和适当的物理解释,同时绘制场幅值与各个变量(连续值)的关系曲线。最后绘制光谱角分布图并分析其中的敏感因素。从而总结出对太赫兹源性能有利的参数调节机制。为今后研制类似的太赫兹源提供理论参考。

关键词：太赫兹源石墨烯表面等离子体波渡越辐射电子注

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基于FEL的THz源的光腔设计与数值计算

基于FEL的THz源的光腔设计与数值计算

作者：罗浩华中科技大学

学位级别：硕士

基于自由电子激光的太赫兹源(FEL-THz)是产生大功率太赫兹源的最为有效的方法之一,它有着其他太赫兹源无法比拟的优势,那就是它的波长是连续可调的,所以频率可以涵盖整个太赫兹波段,甚至更广。而光腔是自由电子激光器的核心部件,它不仅... 详细信息

基于自由电子激光的太赫兹源(FEL-THz)是产生大功率太赫兹源的最为有效的方法之一,它有着其他太赫兹源无法比拟的优势,那就是它的波长是连续可调的,所以频率可以涵盖整个太赫兹波段,甚至更广。而光腔是自由电子激光器的核心部件,它不仅要使光场和自由电子发生充分地作用从而使光场获得足够的增益,而且它还承担着激光输出的重任,所以对光腔的研究和设计是非常必要的。首先,本文研究了FEL的一维理论,包括自由电子在摇摆场中的横向运动、自由电子和光场的相互作用、共振关系、FEL的增益等等。其次,根据FEL的一维理论,总结出三个方程:电子的能量变化方程、电子的相位变化方程以及辐射光场的场强变化方程。最后本文根据以上的三个方程编写了MATLAB仿真程序,并做了相关的数值计算。主要的研究工作包括对稳定光学腔结构的研究、腔镜的材料以及耦合输出方式;在数值计算方面,分别以冷电子束和高斯脉冲为输入,模拟了光腔的起振条件、光场小信号增益和指数增益的模拟、光场功率饱和现象、摇摆器的周期数与光场增益的关系、周期数与达到饱和需要的渡越次数之间的关系、不同的电子数以及电子束的能散度对FEL参数的影响。

关键词：自由电子激光太赫兹源光腔数值计算 MATLAB

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回声增强型高次谐波倍频行波管的研究

回声增强型高次谐波倍频行波管的研究

作者：李志电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,越来越多的研究人员投身进了对太赫兹科学的研究。在电磁波谱上,太赫兹波段介于可见波和不可见波之间,对这一领域的研究具有丰富的应用前途和重要的学术价值。太赫兹技术目前已经广泛应用于生物医学、天文学、通信和军事等领域... 详细信息

近年来,越来越多的研究人员投身进了对太赫兹科学的研究。在电磁波谱上,太赫兹波段介于可见波和不可见波之间,对这一领域的研究具有丰富的应用前途和重要的学术价值。太赫兹技术目前已经广泛应用于生物医学、天文学、通信和军事等领域。但是,缺乏小型化的高功率太赫兹源严重阻碍了其发展。本文对一种新型的频率可调小型化太赫兹源器件——回声增强型高次谐波倍频行波管进行了深入的分析和研究,以非线性电子注的回声增强高次谐波产生机制及其在太赫兹倍频行波管中的应用为研究目的,揭示了非线性电子注的调控、谐波产生、增强和选择机制,为研制新型小型化大功率太赫兹源奠定了基础。本文的主要内容有:首先,介绍了自由电子激光的基本理论,推导出了电子在波荡器中的运动方程。介绍了自由电子激光的几种主要工作模式。重点分析了EEHG工作模式的结构和原理。然后,根据折叠波导慢波结构的色散和耦合阻抗特性,分析并总结了一种优化的设计折叠波导慢波结构的方法。然后采用非线性理论对折叠波导慢波结构中的注波互作用进行了研究。对回声增强型高次谐波倍频行波管进行了理论分析。然后利用仿真软件HFSS和CST进行模拟仿真。通过HFSS仿真折叠波导慢波结构的色散和耦合阻抗特性,以仿真结果为参考优化了慢波结构参数。在CST的粒子工作室中仿真整管的注波互作用,观察某些参数对输出信号的影响。仿真计算结果显示,电子注电压为24.5kV,电子注电流为4mA的条件下,输入2个功率分别为1.15W和0.72W的100GHz信号,可以得到5mW的输出信号,其中大部分成分为1THz频率的信号。最后,总结了前面的工作,提出了研究工作中遇到的主要问题。最后给出了下一步的工作内容。

关键词：太赫兹源折叠波导 EEHG 慢波结构

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短毫米波高次谐波行波管研究

短毫米波高次谐波行波管研究

作者：孟祥爱电子科技大学

学位级别：硕士

太赫兹波是介于毫米波和红外线之间的电磁波,由于波段的独特优越性,太赫兹科学技术已被广泛应用于军事、通信、探测等领域。然而,小型化、高功率和低成本太赫兹源的缺乏限制了其在各领域的广泛应用。本文以非相对论电子束的高次谐波产... 详细信息

太赫兹波是介于毫米波和红外线之间的电磁波,由于波段的独特优越性,太赫兹科学技术已被广泛应用于军事、通信、探测等领域。然而,小型化、高功率和低成本太赫兹源的缺乏限制了其在各领域的广泛应用。本文以非相对论电子束的高次谐波产生机理及其在倍频行波管中的应用为研究目的,设计了一种行波放大器——短毫米波高次谐波行波管,该器件的特点是电子束流经过输入信号的调制,电子相空间折叠产生电子群聚束团,并且能够选择特定的高次谐波进行放大且能抑制其他谐波信号。该器件由成熟的短毫米波信号源驱动,在辐射段中由电流高次谐波激励起谐波信号并放大。本文研究的主要内容有:1、首先对折叠波导慢波结构的高频特性和损耗特性进行了理论分析,介绍了折叠波导一维非线性理论,设计出调制段和辐射段慢波结构,并对慢波结构中注波互作用过程进行分析研究。2、对折叠波导慢波结构的输入输出装置和衰减器进行了仿真研究,利用HFSS仿真软件对过渡波导和输入输出窗的电压驻波比进行了仿真计算。3、对短毫米波高次谐波行波管进行了理论研究并进行仿真模拟计算,最后是加工装配整管。通过HFSS仿真软件对调制段和辐射段慢波结构的高频特性进行了仿真,优化出了慢波结构参数,在此基础上对慢波结构的损耗特性进行了仿真计算。利用CST电磁仿真软件的粒子工作室模块对整管模型进行仿真,优化出最佳电子注工作电压、调制段长度和漂移管长度。最终模拟结果为:电子注工作电压为18.4kV、工作电流为120mA,输入信号频率为46GHz、功率为300mW,辐射段输出信号为138GHz、功率为144.5W。输出信号为输入信号的3次谐波信号,频谱纯净,无其他振荡信号或谐波信号的频谱分量,证明了高次谐波行波管可以产生并放大谐波信号,是一种很有前途的太赫兹器件。

关键词：高次谐波行波管短毫米波太赫兹源折叠波导慢波结构

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基于激光等离子体的太赫兹辐射源研究

基于激光等离子体的太赫兹辐射源研究

作者：唐福重庆大学

学位级别：硕士

太赫兹技术已广泛应用于国防安检、生物诊断、医疗成像等领域。随着技术的进一步发展,对于高功率宽频谱太赫兹源的需求也更加迫切。传统的太赫兹源如光电导天线以及晶体光整流,不仅功率低,频谱也很窄。基于激光等离子体的太赫兹源由于... 详细信息

太赫兹技术已广泛应用于国防安检、生物诊断、医疗成像等领域。随着技术的进一步发展,对于高功率宽频谱太赫兹源的需求也更加迫切。传统的太赫兹源如光电导天线以及晶体光整流,不仅功率低,频谱也很窄。基于激光等离子体的太赫兹源由于其具有宽频谱,高功率的特点,近年来受到了国内外研究者的广泛关注。论文基于激光等离子体相互作用原理,开展了激光气体靶以及固体靶太赫兹辐射源的研究。主要内容包括以下几个方面:(1)开展了空气环境下双色激光场太赫兹源实验。并用光谱编码单发探测技术对整个系统进行了快速优化,BBO晶体的最佳优化位置为距离透镜51.8 cm处。(2)对三种宽频太赫兹相干探测方法进行了研究。发现空气相干探测法需要较强的探测光能量,这会相对较少泵浦光的能量;BBO-空气相干探测法虽然可实现较低探测光能量下的相干探测,但晶体倍频效率较高,易使光电倍增管(PMT)饱和损坏;空气偏压的探测方法效果较好,经优化后信噪比可达40 dB,谱宽0.1-8 THz。经过对比,选择了空气偏压探测法作为后续高压气体靶实验的探测方法。(3)开展了氮气在高压环境下的双色激光场太赫兹源实验。发现随着压力上升,等离子体密度增加,太赫兹波的强度整体呈下降趋势,但在193 kPa压力处出现了信号增强,经过傅里叶变换,其频谱宽度为0.1-10 THz,信噪比43 dB,优于实验中同等入射激光条件下空气中的产生结果。表明对于氮气环境,存在一个最佳气压条件,使得太赫兹波辐射最强。(4)开展了基于激光与固体靶相互作用太赫兹源的相关研究。主要论述了该研究的前期工作。包含基于千赫兹重复频率的连续运动靶的设计制作,太赫兹波强度观测系统的搭建以及通过Labview软件对相关运动控制程序的编写等。

关键词：太赫兹源相干探测方法等离子体固体靶