太赫茲波有很多優(yōu)點(diǎn),如透射率高、頻譜寬、光子能量低、多數(shù)物質(zhì)對(duì)太赫茲波有特征吸收譜等,因此,太赫茲技術(shù)在機(jī)場(chǎng)安檢、生物醫(yī)學(xué)、寬帶通信和物質(zhì)檢測(cè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。如何有效調(diào)制太赫茲波,是實(shí)現(xiàn)太赫茲技術(shù)推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前太赫茲科學(xué)的研究尚未像紅外及微波領(lǐng)域那樣成熟,所以太赫茲波的調(diào)制手段相對(duì)匱乏,這也很大的限制了太赫茲技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。本論文主要開展基于相變二氧化釩的太赫茲波振幅與空間調(diào)制研究,具體內(nèi)容如下:1.研究了太赫茲超材料的理論和太赫茲波的常見調(diào)制方法。同時(shí),研究了二氧化釩的相變機(jī)理及制作方法。2.設(shè)計(jì)并加工了一種基于相變二氧化釩的太赫茲振幅調(diào)制器,該調(diào)制器在室溫時(shí)有三個(gè)通帶,中心頻率分別位于0.30THz、0.70THz和0.94THz處。采用CST電磁仿真軟件模擬表面電流分布,分析了每個(gè)吸收峰的產(chǎn)生原因,并使用Z-3太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:三個(gè)通帶的振幅可以通過直流電流進(jìn)行調(diào)控,當(dāng)控制電流為0.22mA時(shí),三個(gè)通帶都由帶通濾波器變?yōu)閹ё铻V波器,振幅調(diào)制深度分別達(dá)到97%,97.5%和96%。這種基于相變二氧化釩的太赫茲振幅調(diào)制器具有體積小、便于集成、調(diào)制深度大、工藝簡(jiǎn)單和便于加工等優(yōu)點(diǎn),在未來寬帶太赫茲通信領(lǐng)域有具有重要的應(yīng)用價(jià)值3.設(shè)計(jì)并制作了一種基于二氧化釩的太赫茲空間光調(diào)制器。通過給器件不同的單元加電而產(chǎn)生焦耳熱,這種局部加熱使不同單元的太赫茲波透射率產(chǎn)生差異,實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波空間調(diào)制的效果。雖然空間調(diào)制效果不理想,單個(gè)像素加熱時(shí)相鄰的像素調(diào)制度差只有14%,但是后續(xù)工作中可以通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化達(dá)到更好的效果。這種太赫茲波空間調(diào)制器件,在單像素太赫茲成像和太赫茲波空間編碼方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：桂林電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O441.4
【部分圖文】：

圖 1-1 太赫茲波段在整個(gè)電磁波波譜中的位置太赫茲波這個(gè)稱呼是開始來源于 1974 年，弗萊明(Fleming)在描述光譜線頻率圍（邁克爾遜干涉儀）時(shí)提出“Terahertz”一詞[1]，在此以前科學(xué)家們將頻率在 0.1T到 10THz(1THz=1012THz)范圍的，波長(zhǎng)在 0.03mm 到 3mm 范圍的介于微波與紅外間電磁波頻段統(tǒng)稱為遠(yuǎn)紅外射線[2]。但在發(fā)現(xiàn)這個(gè)波段過后的一段時(shí)間中發(fā)展極為慢，由于太赫茲源主要是基于其他波段的技術(shù)衍生而來，導(dǎo)致傳統(tǒng)的太赫茲輻射源僅覆蓋 0.1-1THz 左右的太赫茲頻譜很小一部分并且輸出功率很低難以使用[3]，所以響了太赫茲技術(shù)的研究。近年來，由于太赫茲相關(guān)技術(shù)主要是太赫茲源及探測(cè)器的速發(fā)展，太赫茲源從以前的低輸出，覆蓋頻段窄的傳統(tǒng)太赫茲源，變?yōu)楦咻敵�，覆頻段寬的新型太赫茲源，加上太赫茲波的探測(cè)器的發(fā)展，太赫茲技術(shù)才有了發(fā)展的礎(chǔ)，之后由于太赫茲波的獨(dú)特特性，太赫茲科學(xué)開始迅速的發(fā)展。§1.1.2 太赫茲波特性及應(yīng)用

或者真空雷達(dá)。近距離探測(cè)例如抗震救災(zāi)時(shí)，由于人體內(nèi)富含的水太赫茲監(jiān)測(cè)技術(shù)能很好的探測(cè)出墻壁后的人。信技術(shù)茲波用于通信最大可以達(dá)到 10GB/s 的無線傳輸速度，但是由于極茲波的吸收，所以多用于太空等真空環(huán)境，在近似真空的狀態(tài)下太損傳播，太赫茲的寬帶傳輸速度是現(xiàn)在其他技術(shù)的幾百倍。赫茲功能器件 太赫茲波源茲技術(shù)的特別是實(shí)驗(yàn)上的發(fā)展曾經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間處于緩慢的發(fā)展，其原因太赫茲波發(fā)射源，隨著其他技術(shù)的進(jìn)步，各種新型高效的太赫茲源，為太赫茲研究鋪平了道路。圖 1-2 為現(xiàn)在的太赫茲源的技術(shù)布局統(tǒng)的低輸出太赫茲源，橢圓區(qū)域是新型高輸出太赫茲源。

墨烯的新型太赫茲探測(cè)器，太赫茲信號(hào)照射石墨烯后，表面載流子分布或者熱場(chǎng)將發(fā)生變化，再通過測(cè)量這些變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的探測(cè)[12]。相干測(cè)量一般用于對(duì)太赫茲脈沖的探測(cè)，比如太赫茲時(shí)域光譜測(cè)量中采用的光電導(dǎo)天線，通過控制脈沖激光的相位，使脈沖激光入射到半導(dǎo)體產(chǎn)生的光生載流子濃度的峰值與太赫茲脈沖信號(hào)在不同時(shí)刻產(chǎn)生的相耦合，從而輸出與太赫茲脈沖信號(hào)相關(guān)的電信號(hào)，最終完成對(duì)太赫茲脈沖的時(shí)域測(cè)量[13,14]。§1.1.4 太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展，主要是前面所說的太赫茲波源及太赫茲波探測(cè)器，我們有了可以研究一個(gè)太赫茲波脈沖通過樣品后波形變化的方法。我們通過太赫茲波源產(chǎn)生一個(gè)太赫茲脈沖，通過樣片后探測(cè)器接收，將得到的信號(hào)通過傅里葉變換后，我們又可以得到樣品的太赫茲波透射譜、反射譜等，這就是太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，再加上太赫茲波的指紋特性，我們就能分析樣片的組成成分。

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