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太赫兹（THz）电磁脉冲的产生、探测与整形技术研究

作　者: 刘海亮
导　师: 张同意；范文慧
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 光学
关键词: THz辐射太赫兹光电导天线自由空间电光取样金属狭缝滤波器 THz脉冲时空整形 FDTD
分类号: O441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

太赫兹（THz）辐射,又称T射线,通常指的是频率在0.1 THz～10 THz(1 THz=10¹² Hz,相应波长在3mm～30μm)之间的电磁波,在电磁波频谱中处于红外与微波之间,属于远红外波段。THz波在民用、工业、农业、医药安检、军事、航空、航天等领域有着广泛的应用前景,是当前关于电磁辐射研究的前沿和热点。本论文的研究工作主要有两个方面:一、构建了基于光电导天线技术的THz脉冲辐射产生系统和基于自由空间电光取样技术的THz脉冲探测系统,成功地获取了THz电磁脉冲信号,分析了在不同测量参数条件下,THz脉冲信号的波形和强度的变化情况,研究了其在时域和频域中的特性,为下一步构建THz时域谱和THz脉冲成像系统打下了基础。二、研究了利用有限厚度金属狭缝对THz脉冲时空整形的技术,应用时域有限差分（FDTD）算法,数值模拟了TM和TE偏振模式的THz电磁脉冲通过有限厚度金属狭缝后的时空整形特性。数值分析结果表明,这种简单的准光学技术可以对TM模式THz脉冲取得较好的整形效果,而对TE模式整形效果不明显,可以在相关实验中予以考虑和采用。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
第一章绪论  6-12
  1.1 论文的选题背景  6-7
  1.2 THz电磁辐射的特性  7-8
  1.3 THz波的应用  8
  1.4 国内外研究现状  8-10
  1.5 THz科学技术中的主要科学问题和关键技术  10
  1.6 本论文的主要研究工作  10-12
第二章 THz脉冲产生与探测的实验研究  12-38
  2.1 THz电磁波的产生技术  12-16
    2.1.1 利用光电导天线产生THz波  14-16
  2.2 THz电磁波的探测技术  16-21
    2.2.1 光电导采样技术  17
    2.2.2 自由空间电光取样(FS-EOS)技术  17-19
    2.2.3 等效时间采样原理  19-20
    2.2.4 信号处理部分  20-21
  2.3 THz电磁脉冲产生和探测实验研究  21-37
    2.3.1 实验操作过程中的注意事项  22
    2.3.2 实验光路图  22-26
    2.3.3 实验光路的具体搭建步骤  26-28
    2.3.4 实验数据结果  28-37
  2.4 小结  37-38
第三章 THz电磁脉冲的时空整形特性研究  38-59
  3.1 脉冲时空整形概念及意义  38
  3.2 THz电磁脉冲时空整形方式  38-39
  3.3 二维情形THz脉冲时空整形理论与模型  39-56
    3.3.1 FDTD算法  39-51
    3.3.2 二维TM、TE模式THz波的时空整形特性研究  51-55
    3.3.3 数值模拟结果分析  55-56
  3.4 三维情形THz波的时空整形特性  56-58
  3.5 小结  58-59
第四章总结  59-60
参考文献  60-64
发表文章  64
参与项目  64-65
致谢  65

太赫兹（THz）电磁脉冲的产生、探测与整形技术研究

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