光電導(dǎo)太赫茲天線的研究.pdf

1、太赫茲輻射具有重大的科學(xué)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，其關(guān)鍵技術(shù)是太赫茲波的產(chǎn)生。光電導(dǎo)天線是產(chǎn)生寬頻帶太赫茲波最重要的方法之一。但目前它面臨的主要問題是輻射效率較低，難以獲得高功率的太赫茲波。為了能夠使光電導(dǎo)天線有效地產(chǎn)生大功率，高能量，高效率的太赫茲波，本文主要研究了以下內(nèi)容：
　　1.進(jìn)行了光電導(dǎo)天線產(chǎn)生太赫茲波的理論研究
　　首先，利用常規(guī)微波天線的參數(shù)進(jìn)一步研究光電導(dǎo)天線輻射效率、功率、時(shí)變電阻等參數(shù)。指出光電導(dǎo)天線的效率

2、由激光與電子功率轉(zhuǎn)換效率、匹配效率、輻射效率三部分構(gòu)成。其中激光與電子功率轉(zhuǎn)換效率、匹配效率較低，是亟待解決的問題；而時(shí)變電阻的研究有助于更好地理解光-太赫茲轉(zhuǎn)換效率。
　　其次，建立電流瞬沖模型，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，推導(dǎo)并獲得了光電導(dǎo)天線在激光脈沖垂直入射和斜入射時(shí)產(chǎn)生太赫茲波的場表達(dá)式。并根據(jù)垂直入射時(shí)所得場的表達(dá)式進(jìn)行數(shù)值模擬，對光電導(dǎo)天線近場、遠(yuǎn)場輻射隨激光脈沖寬度、光生載流子壽命和載流子弛豫時(shí)間變化進(jìn)行分析。
　

3、　2.利用電磁仿真軟件(CST)對光電導(dǎo)天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真和改進(jìn)
　　首先，研究不同基底厚度對太赫茲輻射功率的影響，其仿真結(jié)果表明：輻射功率受基底厚度影響明顯，大部分輻射功率進(jìn)入基底的一側(cè)而不是自由空間，厚度薄的基底更能輻射出較大的功率。
　　其次，采用在光電導(dǎo)天線輸出端加載硅透鏡和錐形喇叭結(jié)構(gòu)兩種方法提高增益，仿真結(jié)果表明：采用加載硅透鏡時(shí)獲得增益均大于19 dBi，采用加載錐形喇叭結(jié)構(gòu)時(shí)其增益達(dá)到20.7 dBi，這說明上

4、述兩種方法都可以用來提高光電導(dǎo)天線的輸出功率。
　　最后，對解決和改進(jìn)太赫茲光電導(dǎo)天線性能的方法，作比較全面的探討和總結(jié)：討論了激光源相關(guān)的參數(shù)如激光強(qiáng)度、脈沖寬度、激勵(lì)光斑尺寸及位置；光電導(dǎo)天線相關(guān)的參數(shù)如偏壓電場、天線材料和幾何結(jié)構(gòu)、天線暗電阻率、基底材料等；分別給出在每一種參數(shù)下對光電導(dǎo)太赫茲天線性能的改進(jìn)方法，這對光電導(dǎo)太赫茲天線的分析與設(shè)計(jì)是大有裨益的。
　　本論文為合理設(shè)計(jì)和有效提高光電導(dǎo)太赫茲天線輸出功率和效率