微纳结构的电磁特性及其太赫兹辐射的研究

发布时间：2021-05-07 12:34

　　随着对太赫兹领域研究的更加深入,太赫兹诸多独特优点也逐渐被发现,而如何可靠地产生太赫兹辐射是目前太赫兹科学发展与应用所面临的亟待解决的问题。如今,微纳周期结构的加工技术取得了长足的发展,利用电子激励微纳周期结构产生的辐射可覆盖整个太赫兹波段,因此结合微纳周期结构与真空电子学理论来研究太赫兹辐射源是目前极具前景的方向。本文利用匀速运动的自由电子激励微纳结构产生Smith-Purcell（SP）辐射,系统研究了产生高功率、高效率太赫兹辐射的物理机制,主要从以下几个方面探索了微纳结构的太赫兹辐射:1、从匀速运动电子掠过反射式光栅结构着手,根据周期系统各个区间里电磁场的形式,结合边界条件求解色散方程,确定辐射场的解析式,得到电子激励反射式微纳结构产生的SP辐射,SP辐射的能量及频率主要由电子束能量以及光栅周期决定。同时解析了透射光栅结构的辐射场,比较研究了这两种光栅结构的辐射效率以及占空比、深度对辐射的影响。2、当匀速运动电子掠过金属微纳结构时,为了便于边界处的分析,可以将边界等价为电子在以光栅边界为对称面形成的一个等量正电荷。因此可将电子与镜像电荷视为一对振荡的偶极子,其振荡频率主要由电子速... 

【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】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 太赫兹波概述
        1.1.1 太赫兹技术的应用
        1.1.2 国内外太赫兹技术研究现状及趋势
    1.2 太赫兹辐射源及其发展
    1.3 论文选题依据与研究内容
第二章 二维光栅结构的衍射辐射
    2.1 光栅结构下的偶极子振荡
    2.2 反射式光栅结构
        2.2.1 反射式光栅的色散分析
        2.2.2 反射式光栅的辐射分析
        2.2.3 结构参数对辐射场的影响
    2.3 透射光栅结构
        2.3.1 透射光栅的辐射分析
        2.3.2 结构参数对辐射场的影响
    2.4 总结
第三章 高能电子束激励太赫兹辐射
    3.1 Smith-Purcell辐射
    3.2 理论分析
        3.2.1 消逝波模型
        3.2.2 表面电流模型
    3.3 两类模型结构的比较分析
        3.3.1 数值计算
        3.3.2 仿真研究
    3.4 1GeV电子束的辐射
    3.5 小结
第四章 增强太赫兹辐射的孔阵列结构
    4.1 复镜像电荷理论分析
    4.2 孔阵列结构的SP辐射
    4.3 孔阵列结构对SP辐射的增强作用
    4.4 孔的截止频率分析
    4.5 小结
第五章 光子晶体的Smith-Purcell辐射
    5.1 光子晶体的能带分析
        5.1.1 光子晶体能带结构
        5.1.2 柱光子晶体能带分析
        5.1.3 柱光子晶体仿真
    5.2 金属类光子晶体结构
        5.2.1 金属类光子晶体的色散分析
        5.2.2 光子晶体的辐射分析
    5.3 结构参数对辐射的影响
    5.4 光子晶体禁带分析
    5.5 小结
第六章 全文总结与展望
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]电子平行金属表面运动激励表面等离子体波研究[J]. 张平,张雅鑫,周俊,刘盛纲.  电子科技大学学报. 2013(02)
[2]太赫兹科学技术及其应用的新发展[J]. 刘盛纲,钟任斌.  电子科技大学学报. 2009(05)
[3]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲.  中国基础科学. 2006(01)
[4]太赫兹技术及其应用研究的进展[J]. 胡永生,陈钱.  红外. 2006(01)
[5]太赫兹波（TeraHertz）科学与技术[J]. 贾刚,汪力,张希成.  中国科学基金. 2002(04)
[6]矩形导体系统中点电荷的复镜像研究[J]. 崔铁军,陈军,梁昌洪.  电子学报. 1994(12)

硕士论文
[1]0.26 THz光子晶体回旋振荡器的研究[D]. 王诚海.电子科技大学 2019



本文编号：3173401