新型太赫兹反谐振聚合物波导研究
本文关键词:新型太赫兹反谐振聚合物波导研究 出处:《首都师范大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 太赫兹 宽频透射谱 聚合物 反谐振波导 传输损耗 弯曲损耗
【摘要】:随着太赫兹(THz)技术的不断发展,太赫兹波导作为太赫兹波传输器件—直是研究的热点,而波导的低损耗与可弯曲性是太赫兹传输研究所追求的最终目标。相比较于传统波导,太赫兹聚合物空芯波导在这两方面都有比较明显的优势。因此,基于聚合物材料研究太赫兹波导特性,对于研制太赫兹波段导波器件具有重要的实际应用价值。 本论文对几种典型太赫兹波导的研究动态和波导应用前景进行了论述和总结,并根据波动方程和电磁波的边界条件,对几种不同结构的太赫兹反谐振波导进行了Comsol Multiphysics数值模拟,并利用太赫兹连续波系统和太赫兹脉冲系统(太赫兹时域光谱系统)对这几种结构的太赫兹反谐振波导的传输损耗特性及宽光谱传输特性进行了研究,得到了它们在太赫兹波段的透射频谱,证实了反谐振现象的存在,并尝试在此基础上进行传感研究,为物质在太赫兹波段的检测提供了可行的方法;同时,合作提出并搭建了一种适于不同长度波导的宽光谱探测系统。 本论文的具体工作如下: (1)根据波导传输理论和有限元理论,利用Comsol Multipnγsics4.3b模拟软件对不同结构的聚合物太赫兹波导进行了数值仿真,总结了一种可行的波导数值模拟方法。 (2)利用自行搭建的太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对Si02管型波导、PMMA管型波导及自支撑结构波导等太赫兹波导进行了太赫兹宽光谱测量,得到了相应的时域、频域和透射谱,证实了反谐振现象的存在,并结合理论和数值模拟结果,对实验结果进行了分析和讨论。同时,搭建二氧化碳太赫兹激光器连续波探测系统,对两种结构波导的太赫兹传输特性进行探究,得到了它们的典型传输模场、传输损耗和弯曲损耗等特性。 (3)根据反谐振传感模型,尝试利用反谐振聚合物波导在搭建的太赫兹时域光谱系统上进行传感实验。 (4)合作提出并搭建一种新型THz-TDS太赫兹波导测试系统,以实现适于不同长度波导的宽光谱探测,该系统的探测长度约为50cm。 总之,本论文通过理论分析和实验测量对聚合物反谐振太赫兹波导的传输和传感特性进行了研究,为低损耗与可弯曲的太赫兹传输器件的设计提供了依据,并对反谐振波导的潜在应用提供了方向。同时,通过搭建太赫兹波导探测系统,为未来波导的宽频谱特性探测提供了可行的方法。
[Abstract]:With the development of terahertz ( THz ) technology , the terahertz waveguide is the hotspot of the research , and the low loss and flexibility of the waveguide are the ultimate goal pursued by the terahertz transmission research institute . Compared with the traditional waveguide , the terahertz polymer hollow core waveguide has obvious advantages in both aspects . Therefore , the terahertz waveguide characteristic is studied based on the polymer material , and the terahertz wave - wave guide wave device has important practical application value for the development of the terahertz wave band waveguide device . Based on the wave equation and the boundary conditions of the electromagnetic wave , the transmission loss characteristics and the broad spectrum transmission characteristics of the terahertz anti - resonance waveguides with different structures are studied . The transmission spectra of the terahertz anti - resonance waveguides in the terahertz wave band are obtained , the existence of the anti - resonance phenomenon is confirmed , and a feasible method is provided for the detection of the terahertz wave band by the terahertz continuous wave system and the terahertz pulse system ( terahertz time domain spectroscopy system ) , and a wide spectrum detection system suitable for different length waveguides is proposed and built . The work of this paper is as follows : ( 1 ) Based on the theory of waveguide transmission and finite element theory , the numerical simulation of polymer terahertz waveguide with different structures is simulated by Comsol Multipn 纬 sics4 . 3b simulation software , and a feasible method for numerical simulation of waveguide is summarized . ( 2 ) The THz time domain spectroscopy system ( THz - TDS ) is used to measure the terahertz bandwidth of the Si02 tube type waveguide , the PMMA tube type waveguide and the self - supporting structure waveguide , so that the corresponding time domain , frequency domain and transmission spectrum are obtained , the existence of the anti - resonance phenomenon is confirmed , and the experimental results are analyzed and discussed in combination with the theoretical and numerical simulation results . ( 3 ) According to the anti - resonance sensing model , the anti - resonant polymer waveguide is used to carry out the sensing experiment on the constructed terahertz time - domain spectroscopy system . ( 4 ) A new THz - TDS terahertz waveguide test system is proposed and built to realize wide spectrum detection suitable for different length waveguides , and the detection length of the system is about 50 cm . In conclusion , this paper studies the transmission and sensing characteristics of the polymer anti - resonant terahertz waveguide by theoretical analysis and experimental measurement , and provides a basis for the design of the low - loss and flexible terahertz transmission device , and provides a direction for the potential application of the anti - resonant waveguide . Meanwhile , a terahertz waveguide detection system is built , and a feasible method is provided for the wide - spectrum characteristic detection of the future waveguide .
【学位授予单位】:首都师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN814
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,本文编号:1408512
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