新型准光太赫兹器件研究
发布时间：2021-06-23 17:15
太赫兹被认为是21世纪最具发展潜力的科学技术之一。在近几十年中,随着新材料、新技术的不断涌现,太赫兹技术的发展也如火如荼。太赫兹技术具有广阔的应用前景,包括无线通信、国防安全、无损检测、成像、天文探测、生物医学等方向。目前太赫兹技术的发展主要受限于太赫兹辐射源的发展,寻找高功率、高效率、小型化的新型太赫兹源是目前最紧迫的任务。本文主要采用电磁仿真的方法对新型太赫兹源开展研究。本文工作如下:1.对准光结构进行研究,推导准光腔的谐振频率与谐振模式、镜面间距离、镜面的曲率半径之间的关系。研究准光腔稳定振荡的条件,以及腔体相关参数的设计方法,为新型准光太赫兹器件的研究做准备。2.提出340GHz新型准光绕射辐射振荡器。计算单周期模型下的本征模式、谐振频率及Q值,研究相关参数对本征模式及谐振频率的影响。对340GHz绕射辐射振荡器注波互作用计算,结果表明,在工作电压2700V,电流0.017A时,器件输出功率为4.81W,电子效率约为10.4%。输出信号的频率为340GHz,且在303GHz处存在表面波模式,两者之间存在模式竞争。对器件的带宽调谐特性进行分析,调谐带宽约4GHz,满足设计需求。3...
【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】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹波在频谱中的位置
常??荽?渌俾饰?12.5Gbit/s[9]；2014年，法国研制的无线通信系统，数据速率为46Gbit/s[10]。国内以电子科技大学与中国物理工程研究院取得的成果较为突出，如2016年，电子科技大学研制的0.34THz通信系统，实现了千米级Gbit/s的视频传输；2017年，中国工程物理研究院研制了0.14THz无线通信系统，在21千米的距离上成功进行了5Gbit/s的数据传输[11]。（2）太赫兹生物医学。太赫兹穿透性以及高分辨率特性，为医疗方面的应用提供了广阔的应用前景。利用太赫兹技术可以实现早期皮肤癌[12]、乳腺癌[13]等疾病的诊断。图1-2为乳腺癌病理图像与太赫兹图像对比[14]。生物大分子的不同及不同生物分子之间的组合方式各异可以形成独特的太赫兹光谱，太赫兹光谱技术可以覆盖从分子到细胞，再从细胞到组织的不同生物水平，使得太赫兹技术在生物医学方向上的应用越来越广[15-16]。图1-2病变乳腺癌病理图像与太赫兹图像对比（3）反恐与安全。随着世界经济的快速发展，全球一体化进程加快，从而对当前形势下的反恐与安全提出了新的要求。911事件也使各个国家都认识到反恐与安全的重要性，都在尝试新技术、新方法去解决传统安全所带来的问题。太赫兹技术的穿透性以及指纹特性使其在反恐安全领域能够大显身手。太赫兹技术在安检领域主要具有以下优点：一是安全，无电离辐射；二是文明，减少检查时的肢体接触；三是全面，不仅可以检测金属还可以检测其它危险物品；四是智能，能对检测
第一章绪论5以开放式谐振腔与绕射光栅组成。区别在于准光放大器采用两腔级联的方式，中间通过漂移区相连，结构上类似于扩展互作用器件。1998年，D.M.Vavriv与K.Schunemann提出了一种自洽非线性的单级和多级放大器模型。对单腔放大器的线性和非线性放大模式进行详细研究。对多电子和单电子作用进行了比较研究。确定了决定放大器性能水平的基本原理，确定了放大器的输出特性。放大器原理图如图1-3所示[37]。图1-3奥罗管放大器示意图。（a）单腔；（b）两腔2014年，V.D.Yeryomka、A.A.Kurayev等人设计工作在180GHz的双光栅绕射辐射放大器。在0.07~0.18A的工作电流下，输入信号功率为0.01~0.5W，器件能够提供5%~9%的效率，18~38dB的增益，10~40W的输出功率[38-39]。1.3本文的主要贡献与创新本论文提出了新型准光太赫兹器件，包括绕射辐射振荡器与准光双腔放大器。本文的主要贡献与创新如下：（1）提出的绕射辐射振荡器，结构上采用平凹腔，即上镜面采用向内凹的柱面镜，下镜面采用平面镜，柱面镜相较于平面镜可使腔体内电磁场更加集中于轴线附近，柱面镜相较于球面镜加工更方便。（2）提出了多电子束绕射辐射振荡器，以提高器件的输出功率。为探究耦合孔结构对多电子束绕射辐射振荡器输出功率的影响，提出了带耦合孔结构的多电子束绕射辐射振荡器。（3）研究了新型准光双腔放大器，结构上类似于扩展互作用器件，器件有输入、输出两个腔体，中间有一段漂移区连接两个腔体。这种器件具有高增益、高电子效率的特点，同时还具有一定的带宽，是一种具有发展前途的大功率太赫兹放大器。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电子学的太赫兹辐射源[J]. 宫玉彬,周庆,田瀚文,唐靖超,王凯程,张雅鑫,张波,刘頔威. 深圳大学学报(理工版). 2019(02)
[2]太赫兹时域光谱无损检测核桃品质的研究[J]. 戚淑叶,张振伟,赵昆,韩东海. 光谱学与光谱分析. 2012(12)
[3]基于光学方法的太赫兹辐射源[J]. 孙博,姚建铨. 中国激光. 2006(10)
[4]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
[5]实验用3mm绕射辐射振荡器[J]. 陈嘉钰,张永川,段玉祥. 电子科技大学学报. 1995(04)
本文编号：3245338
【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】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹波在频谱中的位置
常??荽?渌俾饰?12.5Gbit/s[9]；2014年，法国研制的无线通信系统，数据速率为46Gbit/s[10]。国内以电子科技大学与中国物理工程研究院取得的成果较为突出，如2016年，电子科技大学研制的0.34THz通信系统，实现了千米级Gbit/s的视频传输；2017年，中国工程物理研究院研制了0.14THz无线通信系统，在21千米的距离上成功进行了5Gbit/s的数据传输[11]。（2）太赫兹生物医学。太赫兹穿透性以及高分辨率特性，为医疗方面的应用提供了广阔的应用前景。利用太赫兹技术可以实现早期皮肤癌[12]、乳腺癌[13]等疾病的诊断。图1-2为乳腺癌病理图像与太赫兹图像对比[14]。生物大分子的不同及不同生物分子之间的组合方式各异可以形成独特的太赫兹光谱，太赫兹光谱技术可以覆盖从分子到细胞，再从细胞到组织的不同生物水平，使得太赫兹技术在生物医学方向上的应用越来越广[15-16]。图1-2病变乳腺癌病理图像与太赫兹图像对比（3）反恐与安全。随着世界经济的快速发展，全球一体化进程加快，从而对当前形势下的反恐与安全提出了新的要求。911事件也使各个国家都认识到反恐与安全的重要性，都在尝试新技术、新方法去解决传统安全所带来的问题。太赫兹技术的穿透性以及指纹特性使其在反恐安全领域能够大显身手。太赫兹技术在安检领域主要具有以下优点：一是安全，无电离辐射；二是文明，减少检查时的肢体接触；三是全面，不仅可以检测金属还可以检测其它危险物品；四是智能，能对检测
第一章绪论5以开放式谐振腔与绕射光栅组成。区别在于准光放大器采用两腔级联的方式，中间通过漂移区相连，结构上类似于扩展互作用器件。1998年，D.M.Vavriv与K.Schunemann提出了一种自洽非线性的单级和多级放大器模型。对单腔放大器的线性和非线性放大模式进行详细研究。对多电子和单电子作用进行了比较研究。确定了决定放大器性能水平的基本原理，确定了放大器的输出特性。放大器原理图如图1-3所示[37]。图1-3奥罗管放大器示意图。（a）单腔；（b）两腔2014年，V.D.Yeryomka、A.A.Kurayev等人设计工作在180GHz的双光栅绕射辐射放大器。在0.07~0.18A的工作电流下，输入信号功率为0.01~0.5W，器件能够提供5%~9%的效率，18~38dB的增益，10~40W的输出功率[38-39]。1.3本文的主要贡献与创新本论文提出了新型准光太赫兹器件，包括绕射辐射振荡器与准光双腔放大器。本文的主要贡献与创新如下：（1）提出的绕射辐射振荡器，结构上采用平凹腔，即上镜面采用向内凹的柱面镜，下镜面采用平面镜，柱面镜相较于平面镜可使腔体内电磁场更加集中于轴线附近，柱面镜相较于球面镜加工更方便。（2）提出了多电子束绕射辐射振荡器，以提高器件的输出功率。为探究耦合孔结构对多电子束绕射辐射振荡器输出功率的影响，提出了带耦合孔结构的多电子束绕射辐射振荡器。（3）研究了新型准光双腔放大器，结构上类似于扩展互作用器件，器件有输入、输出两个腔体，中间有一段漂移区连接两个腔体。这种器件具有高增益、高电子效率的特点，同时还具有一定的带宽，是一种具有发展前途的大功率太赫兹放大器。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电子学的太赫兹辐射源[J]. 宫玉彬,周庆,田瀚文,唐靖超,王凯程,张雅鑫,张波,刘頔威. 深圳大学学报(理工版). 2019(02)
[2]太赫兹时域光谱无损检测核桃品质的研究[J]. 戚淑叶,张振伟,赵昆,韩东海. 光谱学与光谱分析. 2012(12)
[3]基于光学方法的太赫兹辐射源[J]. 孙博,姚建铨. 中国激光. 2006(10)
[4]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
[5]实验用3mm绕射辐射振荡器[J]. 陈嘉钰,张永川,段玉祥. 电子科技大学学报. 1995(04)
本文编号：3245338
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3245338.html
