Smith-Purcell太赫兹高次谐波超辐射的模拟与实验研究
发布时间：2021-08-15 13:46
太赫兹（Terahertz,THz）电磁波是指频率范围在0.1THz10THz之间,波长介于0.03mm30mm的电磁波。其又被称为太赫兹波、T射线。由于太赫兹波在电磁波谱中处于特殊的位置,使其拥有高穿透性、瞬态性、低能性和相干性等独特性质,在学术和应用方面有非常巨大的潜力。所以其在生物医、通信、食品安全、公共安全等领域有非常重要的应用成果。太赫兹技术的发展关键之处在于太赫兹辐射源的发展。真空电子辐射源因其效率高,功率大的特点,备受瞩目。然而由于尺度效应,这类器件在从微波频段提升至太赫兹频段的研究中遭遇瓶颈。单一的从缩小器件尺寸上这一方法着手难以提升真空电子辐射源的频率。而Smith-Purcell超辐射效应可以通过辐射出高次谐波这一方法以提升电磁波的频率。为了实现太赫兹真空辐射源的小型化,本文对Smith-Purcell高次谐波超辐射效应进行了理论研究和模拟研究,并搭建了Smith-Purcell超辐射验证实验的实验平台,完成了部分实验工作。其中Smith-Purcell高次谐波超辐射的研究,本文通过理论分析了周期结构的色散特性,调整和优化...
【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】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波谱
全等领域有非常重要的应用成果。（一）太赫兹技术在生物医学领域的应用在生物医学的领域，太赫兹波能够发挥其自身的优势。如：1）太赫兹波对水极为敏感，生物体内富含水，所以太赫兹波在生物组织的成像拥有非常高的灵敏度，其可以成为生物医学检测的新型工具。2）与X射线相比，太赫兹波低能性的特点，使其在使用当中，不会对生物组织造成任何伤害。3）太赫兹波拥有比微波毫米波更高的空间分辨率和信噪比，而与频率更高的光波作对比，其还能获得分子组成信息。使其能够填补其他电磁科学技术在成像方面的空白。(a)(b)图1-2糖尿病足组与对照组的水含量的比较[7](a)对照组太赫兹成像图；(b)糖尿病足组太赫兹成像图
第一章绪论3（二）太赫兹技术在通信领域的应用在毫米波段，用于通信的频段已经越来越稀缺，人们对于频段的需求使得通信频段只能不断升高至太赫兹波段。而刚好太赫兹波具有频率高、波长短的特点，使其在通信中传输信息容量更大，定向性更好。并且太赫兹也具有低能性，在日常使用不会对人体造成伤害。此外，太赫兹波长更短，可以使太赫兹器件、天线和系统变得更孝更紧凑，适合于高速空间通信。（三）太赫兹技术在食品安全监测中的应用物质内部组成信息是可以通过太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)进行分析，这是因为它可以测量太赫兹脉冲中包含的光谱来确定样品的复介电常数[10]。这种技术已经被广泛应用于物质的测定，并在大量的文献中被报道过。太赫兹时域光谱技术可有效检测和测定食品中添加剂的含量，保证食品安全[11][12][13][14]。（四）太赫兹技术在公共安全领域的应用太赫兹波对有机物大分子、毒品、爆炸物等具有独特的吸收光谱，并且其具有良好的穿透性和安全性，因此，太赫兹成像系统可以成为新一代国家反恐安全的重要手段。在亚太赫兹波段使用连续波辐射进行无损成像已经成为一种新的技术从20世纪70年代开始研究[15][16]。图1-3为L-3公司的ProVision系列主动式太赫兹人体成像安检设备。图1-3主动式太赫兹人体成像安检设备（四）太赫兹技术在基础科学研究的应用在物理学、化学、生物医学、环境科学、天文学和材料科学等学科的基础研究方面，THz波可作为一种特殊而有效的探针，对物质内部进行深入研究，提供关于物质的物理、化学及生物成分、波谱特性、分子、量子互作用过程等重要信息；也是生物分子探测极为重要的新型研究手段。特别是强THz可能诱发物质内部非线
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于THz技术的农产品品质无损检测研究[J]. 蒋玉英,葛宏义,廉飞宇,张元,夏善红. 光谱学与光谱分析. 2014(08)
[2]太赫兹科学技术研究的新进展[J]. 赵国忠. 国外电子测量技术. 2014(02)
[3]苯甲酸与苯甲酸钠的太赫兹光谱和振动模式分析[J]. 郑转平,范文慧,闫慧,刘佳,徐利民. 光谱学与光谱分析. 2013(03)
[4]太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的应用（Ⅱ）[J]. 郑新,刘超. 微波学报. 2011(01)
[5]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
[6]太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的应用（Ⅰ）[J]. 郑新,刘超. 微波学报. 2010(06)
[7]开放光栅中史密斯-帕塞尔超辐射机理研究[J]. 刘文鑫,杨梓强,张祖存,兰峰,史宗君,梁正,刘盛纲. 红外与毫米波学报. 2008(02)
[8]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)
[9]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
硕士论文
[1]太赫兹Smith-Purcell超辐射的模拟与实验研究[D]. 操岳恒.电子科技大学 2018
本文编号：3344664
【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】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波谱
全等领域有非常重要的应用成果。（一）太赫兹技术在生物医学领域的应用在生物医学的领域，太赫兹波能够发挥其自身的优势。如：1）太赫兹波对水极为敏感，生物体内富含水，所以太赫兹波在生物组织的成像拥有非常高的灵敏度，其可以成为生物医学检测的新型工具。2）与X射线相比，太赫兹波低能性的特点，使其在使用当中，不会对生物组织造成任何伤害。3）太赫兹波拥有比微波毫米波更高的空间分辨率和信噪比，而与频率更高的光波作对比，其还能获得分子组成信息。使其能够填补其他电磁科学技术在成像方面的空白。(a)(b)图1-2糖尿病足组与对照组的水含量的比较[7](a)对照组太赫兹成像图；(b)糖尿病足组太赫兹成像图
第一章绪论3（二）太赫兹技术在通信领域的应用在毫米波段，用于通信的频段已经越来越稀缺，人们对于频段的需求使得通信频段只能不断升高至太赫兹波段。而刚好太赫兹波具有频率高、波长短的特点，使其在通信中传输信息容量更大，定向性更好。并且太赫兹也具有低能性，在日常使用不会对人体造成伤害。此外，太赫兹波长更短，可以使太赫兹器件、天线和系统变得更孝更紧凑，适合于高速空间通信。（三）太赫兹技术在食品安全监测中的应用物质内部组成信息是可以通过太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)进行分析，这是因为它可以测量太赫兹脉冲中包含的光谱来确定样品的复介电常数[10]。这种技术已经被广泛应用于物质的测定，并在大量的文献中被报道过。太赫兹时域光谱技术可有效检测和测定食品中添加剂的含量，保证食品安全[11][12][13][14]。（四）太赫兹技术在公共安全领域的应用太赫兹波对有机物大分子、毒品、爆炸物等具有独特的吸收光谱，并且其具有良好的穿透性和安全性，因此，太赫兹成像系统可以成为新一代国家反恐安全的重要手段。在亚太赫兹波段使用连续波辐射进行无损成像已经成为一种新的技术从20世纪70年代开始研究[15][16]。图1-3为L-3公司的ProVision系列主动式太赫兹人体成像安检设备。图1-3主动式太赫兹人体成像安检设备（四）太赫兹技术在基础科学研究的应用在物理学、化学、生物医学、环境科学、天文学和材料科学等学科的基础研究方面，THz波可作为一种特殊而有效的探针，对物质内部进行深入研究，提供关于物质的物理、化学及生物成分、波谱特性、分子、量子互作用过程等重要信息；也是生物分子探测极为重要的新型研究手段。特别是强THz可能诱发物质内部非线
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于THz技术的农产品品质无损检测研究[J]. 蒋玉英,葛宏义,廉飞宇,张元,夏善红. 光谱学与光谱分析. 2014(08)
[2]太赫兹科学技术研究的新进展[J]. 赵国忠. 国外电子测量技术. 2014(02)
[3]苯甲酸与苯甲酸钠的太赫兹光谱和振动模式分析[J]. 郑转平,范文慧,闫慧,刘佳,徐利民. 光谱学与光谱分析. 2013(03)
[4]太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的应用（Ⅱ）[J]. 郑新,刘超. 微波学报. 2011(01)
[5]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
[6]太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的应用（Ⅰ）[J]. 郑新,刘超. 微波学报. 2010(06)
[7]开放光栅中史密斯-帕塞尔超辐射机理研究[J]. 刘文鑫,杨梓强,张祖存,兰峰,史宗君,梁正,刘盛纲. 红外与毫米波学报. 2008(02)
[8]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)
[9]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲. 中国基础科学. 2006(01)
硕士论文
[1]太赫兹Smith-Purcell超辐射的模拟与实验研究[D]. 操岳恒.电子科技大学 2018
本文编号：3344664
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