光電導太赫茲天線的研究.pdf

1、太赫茲輻射具有重大的科學價值和廣闊的應用前景，其關鍵技術是太赫茲波的產生。光電導天線是產生寬頻帶太赫茲波最重要的方法之一。但目前它面臨的主要問題是輻射效率較低，難以獲得高功率的太赫茲波。為了能夠使光電導天線有效地產生大功率，高能量，高效率的太赫茲波，本文主要研究了以下內容：
　　1.進行了光電導天線產生太赫茲波的理論研究
　　首先，利用常規(guī)微波天線的參數(shù)進一步研究光電導天線輻射效率、功率、時變電阻等參數(shù)。指出光電導天線的效率

2、由激光與電子功率轉換效率、匹配效率、輻射效率三部分構成。其中激光與電子功率轉換效率、匹配效率較低，是亟待解決的問題；而時變電阻的研究有助于更好地理解光-太赫茲轉換效率。
　　其次，建立電流瞬沖模型，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，推導并獲得了光電導天線在激光脈沖垂直入射和斜入射時產生太赫茲波的場表達式。并根據(jù)垂直入射時所得場的表達式進行數(shù)值模擬，對光電導天線近場、遠場輻射隨激光脈沖寬度、光生載流子壽命和載流子弛豫時間變化進行分析。
　

3、　2.利用電磁仿真軟件(CST)對光電導天線結構進行仿真和改進
　　首先，研究不同基底厚度對太赫茲輻射功率的影響，其仿真結果表明：輻射功率受基底厚度影響明顯，大部分輻射功率進入基底的一側而不是自由空間，厚度薄的基底更能輻射出較大的功率。
　　其次，采用在光電導天線輸出端加載硅透鏡和錐形喇叭結構兩種方法提高增益，仿真結果表明：采用加載硅透鏡時獲得增益均大于19 dBi，采用加載錐形喇叭結構時其增益達到20.7 dBi，這說明上

4、述兩種方法都可以用來提高光電導天線的輸出功率。
　　最后，對解決和改進太赫茲光電導天線性能的方法，作比較全面的探討和總結：討論了激光源相關的參數(shù)如激光強度、脈沖寬度、激勵光斑尺寸及位置；光電導天線相關的參數(shù)如偏壓電場、天線材料和幾何結構、天線暗電阻率、基底材料等；分別給出在每一種參數(shù)下對光電導太赫茲天線性能的改進方法，這對光電導太赫茲天線的分析與設計是大有裨益的。
　　本論文為合理設計和有效提高光電導太赫茲天線輸出功率和效率