基于黑硅的光控太赫兹调制器及其成像应用
发布时间：2021-03-26 22:26
随着太赫兹辐射源和探测技术的不断发展,太赫兹滤波、吸收、调制等功能器件得到了快速的发展。太赫兹波因其独特的性质,在无线通信、医学检测、人体安检、军事雷达等领域都有重要的应用价值,其中尤其以太赫兹成像技术逐渐成为太赫兹领域的一大研究热潮。目前,制约太赫兹成像技术的因素有很多,获得高性能的太赫兹调控器件是其中之一。太赫兹成像要求调制器有足够大的调制深度来提高成像分辨率,对调制速率的要求相对较低。而光控调制方式易于实现阵列式调控,是实现阵列式成像的重要方式之一。目前,通过激光照射半导体硅进行调制的方式需要很大的激光功率才能达到足够的调制深度,然而所产生的反射光会严重影响整个应用系统的稳定性和安全性。基于这一背景,本文提出了低反射率的黑硅光控太赫兹调制器。首先,通过化学刻蚀的方法分别制备了金字塔结构和微纳米混合结构,这两种结构对波长在250nm-1100nm范围内的光具有很低的反射率,在15%以下,可以极大的提升激光利用率,从而提高调制深度。其次,利用太赫兹时域光谱测试平台测试了金字塔结构和微纳结构的时域谱、频域谱和透射谱,从实验上证明金字塔结构能够大幅提升调制深度,在较小的激光功率下就能够获...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 太赫兹波背景及应用
1.2 太赫兹调控技术简介
1.3 太赫兹成像技术简介
1.4 黑硅简介
1.5 论文研究内容
第二章 黑硅的制备
2.1 微米金字塔结构制备与表征
2.1.1 碱性刻蚀机理
2.1.2 制备流程
2.1.3 形貌表征
2.2 微纳混合结构制备与表征
2.2.1 酸法刻蚀机理
2.2.2 制备流程
2.2.3 形貌表征
2.3 黑硅光学性能测试
2.4 本章小结
第三章 黑硅结构光控太赫兹调制器性能研究
3.1 光控半导体硅的调制技术研究
3.1.1 光控半导体硅的调制机理
3.1.2 基于太赫兹时域光谱系统的调制平台简介
3.2 金字塔结构光控太赫兹调制性能研究
3.2.1 808nm激光作用下的时域谱
3.2.2 808nm激光作用下的频域谱
3.2.3 808nm激光作用下的透射谱
3.2.4 638nm激光作用下的时域谱
3.2.5 638nm激光作用下的频域谱
3.2.6 638nm激光作用下的透射谱
3.2.7 808nm激光与638nm激光作用下调制性能分析
3.3 微纳混合结构光控太赫兹调制性能研究
3.4 周期金字塔结构光控太赫兹调制性能研究
3.5 动态调制速率研究
3.6 本章小结
第四章 减反结构理论计算分析
4.1 理论计算模型
4.2 计算结果分析
4.3 周期金字塔结构仿真
4.4 本章小结
第五章 基于黑硅空间光调制器的太赫兹成像系统
5.1 空间光调制器
5.1.1 液晶空间光调制器
5.1.2 数字微镜空间光调制器
5.2 基于黑硅空间光调制器的太赫兹成像系统工作原理
5.3 基于黑硅空间光调制器的太赫兹成像系统搭建与测试
5.3.1 调制器的选择
5.3.2 成像测试结果分析
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]宽频太赫兹减反增透器件研究进展[J]. 张君,徐公杰,蔡斌. 光学仪器. 2016(06)
[2]太赫兹技术开发应用研究[J]. 刘欣. 中国无线电. 2016(03)
[3]Characterization of graphene-based photonic crystal in THz spectrum with finite-difference time domain method[J]. 林海,徐笛,M.F.Pantoja,S.G.Garcia,杨河林. Chinese Physics B. 2014(09)
[4]缩比模型的宽频时域太赫兹雷达散射截面（RCS）研究[J]. 梁达川,魏明贵,谷建强,尹治平,欧阳春梅,田震,何明霞,韩家广,张伟力. 物理学报. 2014(21)
[5]中国电科发布我国首台太赫兹安检产品[J]. 苏楠. 中国科技产业. 2014(05)
[6]太赫兹技术在医学检测和诊断中的应用研究[J]. 齐娜,张卓勇,相玉红. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[7]飞秒激光作用下的硅表面微结构及发光特性[J]. 门海宁,程光华,孙传东. 强激光与粒子束. 2006(07)
[8]单晶硅各向异性湿法腐蚀机理的研究进展[J]. 王涓,孙岳明,黄庆安,周再发. 化工时刊. 2004(06)
[9]太赫兹科学与技术研究回顾[J]. Bradley Ferguson,张希成. 物理. 2003(05)
博士论文
[1]微纳双重结构黑硅的制备及光电特性研究[D]. 姜晶.电子科技大学 2013
硕士论文
[1]硅纳米线太赫兹波调控技术[D]. 史中伟.电子科技大学 2017
[2]基于空间型光控太赫兹调制器的通信及成像系统[D]. 刘浩天.电子科技大学 2017
[3]硅基全光控太赫兹波幅度调制器的研究[D]. 田伟.电子科技大学 2015
[4]脉冲THz时域光谱成像及连续THz波成像相关技术研究[D]. 张振伟.首都师范大学 2006
本文编号：3102341
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 太赫兹波背景及应用
1.2 太赫兹调控技术简介
1.3 太赫兹成像技术简介
1.4 黑硅简介
1.5 论文研究内容
第二章 黑硅的制备
2.1 微米金字塔结构制备与表征
2.1.1 碱性刻蚀机理
2.1.2 制备流程
2.1.3 形貌表征
2.2 微纳混合结构制备与表征
2.2.1 酸法刻蚀机理
2.2.2 制备流程
2.2.3 形貌表征
2.3 黑硅光学性能测试
2.4 本章小结
第三章 黑硅结构光控太赫兹调制器性能研究
3.1 光控半导体硅的调制技术研究
3.1.1 光控半导体硅的调制机理
3.1.2 基于太赫兹时域光谱系统的调制平台简介
3.2 金字塔结构光控太赫兹调制性能研究
3.2.1 808nm激光作用下的时域谱
3.2.2 808nm激光作用下的频域谱
3.2.3 808nm激光作用下的透射谱
3.2.4 638nm激光作用下的时域谱
3.2.5 638nm激光作用下的频域谱
3.2.6 638nm激光作用下的透射谱
3.2.7 808nm激光与638nm激光作用下调制性能分析
3.3 微纳混合结构光控太赫兹调制性能研究
3.4 周期金字塔结构光控太赫兹调制性能研究
3.5 动态调制速率研究
3.6 本章小结
第四章 减反结构理论计算分析
4.1 理论计算模型
4.2 计算结果分析
4.3 周期金字塔结构仿真
4.4 本章小结
第五章 基于黑硅空间光调制器的太赫兹成像系统
5.1 空间光调制器
5.1.1 液晶空间光调制器
5.1.2 数字微镜空间光调制器
5.2 基于黑硅空间光调制器的太赫兹成像系统工作原理
5.3 基于黑硅空间光调制器的太赫兹成像系统搭建与测试
5.3.1 调制器的选择
5.3.2 成像测试结果分析
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]宽频太赫兹减反增透器件研究进展[J]. 张君,徐公杰,蔡斌. 光学仪器. 2016(06)
[2]太赫兹技术开发应用研究[J]. 刘欣. 中国无线电. 2016(03)
[3]Characterization of graphene-based photonic crystal in THz spectrum with finite-difference time domain method[J]. 林海,徐笛,M.F.Pantoja,S.G.Garcia,杨河林. Chinese Physics B. 2014(09)
[4]缩比模型的宽频时域太赫兹雷达散射截面（RCS）研究[J]. 梁达川,魏明贵,谷建强,尹治平,欧阳春梅,田震,何明霞,韩家广,张伟力. 物理学报. 2014(21)
[5]中国电科发布我国首台太赫兹安检产品[J]. 苏楠. 中国科技产业. 2014(05)
[6]太赫兹技术在医学检测和诊断中的应用研究[J]. 齐娜,张卓勇,相玉红. 光谱学与光谱分析. 2013(08)
[7]飞秒激光作用下的硅表面微结构及发光特性[J]. 门海宁,程光华,孙传东. 强激光与粒子束. 2006(07)
[8]单晶硅各向异性湿法腐蚀机理的研究进展[J]. 王涓,孙岳明,黄庆安,周再发. 化工时刊. 2004(06)
[9]太赫兹科学与技术研究回顾[J]. Bradley Ferguson,张希成. 物理. 2003(05)
博士论文
[1]微纳双重结构黑硅的制备及光电特性研究[D]. 姜晶.电子科技大学 2013
硕士论文
[1]硅纳米线太赫兹波调控技术[D]. 史中伟.电子科技大学 2017
[2]基于空间型光控太赫兹调制器的通信及成像系统[D]. 刘浩天.电子科技大学 2017
[3]硅基全光控太赫兹波幅度调制器的研究[D]. 田伟.电子科技大学 2015
[4]脉冲THz时域光谱成像及连续THz波成像相关技术研究[D]. 张振伟.首都师范大学 2006
本文编号：3102341
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