光導開關超短電脈沖傳輸及輻射的有限時域差分法研究.pdf

1、光導開關作為一種新型的超快光電子學技術，因其產生皮秒量級電脈沖具有極優(yōu)良的電學特性，而被廣泛應用于高功率超寬帶脈沖產生與輻射等領域。近年來，由于光導開關在飛秒激光照射下可以產生寬帶太赫茲電脈沖，因而在太赫茲技術領域中也有著非常重要的應用前景。 本文在分析國內外有關光導開關技術、光導太赫茲技術研究動態(tài)和時域電磁場研究理論進展的基礎上，首先利用時頻散射參數從傳輸線角度研究了光導開關超短電脈沖產生機理，進而利用電磁波有限時域差分方法(

2、FDTD)深入研究了光導開關超短電脈沖的傳輸和輻射特性；設計并分析了光導開關超寬帶天線；研究了光導太赫茲輻射控制的關鍵技術。 1.利用傳輸線瞬態(tài)理論分析了光導開關超短電脈沖產生電路；提出了一種光導開關等效電路模型，并根據該模型，首次利用時頻散射參數方法研究了光導開關電脈沖傳輸特性，得到了相關參數對光導開關輸出電脈沖性能的影響。 2.利用光導開關傳輸線的達朗伯行波解法，建立了FDTD中恒定偏壓光導開關的邊界條件及源設置方法

3、，編寫了相應的FDTD程序分析了普通型和Blumlein型光導開關脈沖電路傳輸的瞬態(tài)過程，得到了Blumlein線幾何結構對輸出脈沖特性的影響，提出了一種可以產生雙極性電脈沖的光導開關傳輸電路。將漂移擴散電流密度方程耦合入FDTD方程，研究了光導開關超短電脈沖的產生和傳輸過程，分析了傳輸線電磁場與光導開關載流子濃度及電流密度等重要電參量的空間時間分布關系，獲得了電磁場傳輸與光導開關特性的關系。提出了一種時域微擾法求解光導開關傳輸線脈沖產

4、生的近似方法。 3.設計并利用電磁場有限時域差分方法研究了光導開關超寬帶天線，得到了電磁場在天線中的瞬態(tài)傳輸過程，給出了時域遠場分布等特性，以及不同光導開關脈沖參量下遠場特性的比較。 4.提出了一種結構新穎的用于太赫茲波段的光導濾波透鏡，其特點是將濾波和聚焦的性能結合為一體，能有效地在某個特定波段內聚焦光導太赫茲輻射脈沖的輸出能量。并進一步設計了帶通和帶阻兩種性能的濾波透鏡，利用FDTD進行了數值研究，證明了設計的正確性