【摘要】：太赫茲波是0.1-10THz的電磁波,在紅外和微波之間,也可以叫做亞毫米波或者遠(yuǎn)紅外波。太赫茲科學(xué)技術(shù)是現(xiàn)在已經(jīng)是一門綜合性的前沿學(xué)科。20世紀(jì)80年代以來,太赫茲源研究取得了很大的進展。太赫茲的產(chǎn)生機理,量子級聯(lián)激光器的發(fā)展,使得太赫茲源的技術(shù)取得進展,同時太赫茲的探測技術(shù)也有一定的發(fā)展,這導(dǎo)致太赫茲技術(shù)出現(xiàn)了研究熱潮。當(dāng)然在太赫茲的應(yīng)用技術(shù)中,也離不開太赫茲的控制器件,比如提供傳輸,濾波等功能的器件。這些器件也是太赫茲發(fā)展提出的迫切要求。光子晶體是一種具有光子禁帶結(jié)構(gòu)的新型光學(xué)材料,是由不同介電常數(shù)的材料在空間上周期性的排列而成的結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)不同的功能需要,合理的引入缺陷來改變結(jié)構(gòu),通過調(diào)節(jié)參數(shù)可以達到一定的功能。光子晶體結(jié)構(gòu)通過調(diào)節(jié)晶格長度,就可以適用于太赫茲波段,將光子晶體應(yīng)用到太赫茲波段是太赫茲技術(shù)研究的熱門領(lǐng)域之一。本文介紹了太赫茲的應(yīng)用,太赫茲的產(chǎn)生、傳輸和探測,以及光子晶體的分類,應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀。研究了光子晶體的理論計算方法:平面波展開法和時域有限差分法。用平面波展開法計算分析了介質(zhì)柱型和空氣孔型的正方形晶格光子晶體和三角形光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)。以介質(zhì)柱型正方形晶格為例,研究了在完整光子晶體中引入點缺陷和線缺陷的性質(zhì)。最后設(shè)計了太赫茲波段的帶有反射式諧振腔的共振耦合腔濾波器,采用耦合模理論分析和用有限元法計算都表明該濾波器具有良好的濾波效果。同時其返回輸入端的能量幾乎為零,在集成時不會對其他器件造成干擾,有利于集成。
[Abstract]:Terahertz wave is the electromagnetic wave of 0.1-10THz, between infrared and microwave, also called submillimeter wave or far infrared wave. Terahertz science and technology is a comprehensive frontier subject. Since 1980s, great progress has been made in the research of terahertz source. The generation mechanism of terahertz and the development of quantum cascade laser make the technology of terahertz source progress and the detection technology of terahertz have also developed which leads to the hot research of terahertz technology. Of course, in the application of terahertz technology, THz control devices, such as providing transmission, filtering and other functions can not be separated. These devices are also the urgent requirements of terahertz development. Photonic crystal is a new type of optical material with photonic band gap structure, which is composed of materials with different dielectric constants arranged periodically in space. In order to achieve different functional needs, defects are introduced to change the structure, and certain functions can be achieved by adjusting the parameters. Photonic crystal structure can be applied to terahertz band by adjusting lattice length. The application of photonic crystal to terahertz band is one of the hot research fields of terahertz technology. This paper introduces the application of terahertz, the generation, transmission and detection of terahertz, as well as the classification, application and development of photonic crystals. The theoretical calculation methods of photonic crystals, the plane wave expansion method and the finite-difference time-domain method, are studied. The band gap structures of square lattice photonic crystals and triangular photonic crystals with dielectric cylinders and air holes are calculated and analyzed by the plane wave expansion method. Taking the dielectric cylindrical square lattice as an example, the properties of introducing point and line defects into complete photonic crystals are studied. Finally, a terahertz resonant coupled cavity filter with a reflective resonator is designed. The coupling mode theory analysis and finite element method are used to calculate the filter. It is shown that the filter has a good filtering effect. At the same time, the energy returned to the input end is almost zero, so it will not interfere with other devices in the integration, which is beneficial to the integration.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機械研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN713;O734

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本文編號：2233860