太赫茲被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ目茖W(xué)技術(shù)之一。在近幾十年中,隨著新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),太赫茲技術(shù)的發(fā)展也如火如荼。太赫茲技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景,包括無線通信、國防安全、無損檢測(cè)、成像、天文探測(cè)、生物醫(yī)學(xué)等方向。目前太赫茲技術(shù)的發(fā)展主要受限于太赫茲輻射源的發(fā)展,尋找高功率、高效率、小型化的新型太赫茲源是目前最緊迫的任務(wù)。本文主要采用電磁仿真的方法對(duì)新型太赫茲源開展研究。本文工作如下:1.對(duì)準(zhǔn)光結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,推導(dǎo)準(zhǔn)光腔的諧振頻率與諧振模式、鏡面間距離、鏡面的曲率半徑之間的關(guān)系。研究準(zhǔn)光腔穩(wěn)定振蕩的條件,以及腔體相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法,為新型準(zhǔn)光太赫茲器件的研究做準(zhǔn)備。2.提出340GHz新型準(zhǔn)光繞射輻射振蕩器。計(jì)算單周期模型下的本征模式、諧振頻率及Q值,研究相關(guān)參數(shù)對(duì)本征模式及諧振頻率的影響。對(duì)340GHz繞射輻射振蕩器注波互作用計(jì)算,結(jié)果表明,在工作電壓2700V,電流0.017A時(shí),器件輸出功率為4.81W,電子效率約為10.4%。輸出信號(hào)的頻率為340GHz,且在303GHz處存在表面波模式,兩者之間存在模式競爭。對(duì)器件的帶寬調(diào)諧特性進(jìn)行分析,調(diào)諧帶寬約4GHz,滿足設(shè)計(jì)需求。3... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

太赫茲波在頻譜中的位置

常??荽?淥俾飾?12.5Gbit/s[9]；2014年，法國研制的無線通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)速率為46Gbit/s[10]。國內(nèi)以電子科技大學(xué)與中國物理工程研究院取得的成果較為突出，如2016年，電子科技大學(xué)研制的0.34THz通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了千米級(jí)Gbit/s的視頻傳輸；2017年，中國工程物理研究院研制了0.14THz無線通信系統(tǒng)，在21千米的距離上成功進(jìn)行了5Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸[11]。（2）太赫茲生物醫(yī)學(xué)。太赫茲穿透性以及高分辨率特性，為醫(yī)療方面的應(yīng)用提供了廣闊的應(yīng)用前景。利用太赫茲技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)早期皮膚癌[12]、乳腺癌[13]等疾病的診斷。圖1-2為乳腺癌病理圖像與太赫茲圖像對(duì)比[14]。生物大分子的不同及不同生物分子之間的組合方式各異可以形成獨(dú)特的太赫茲光譜，太赫茲光譜技術(shù)可以覆蓋從分子到細(xì)胞，再從細(xì)胞到組織的不同生物水平，使得太赫茲技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)方向上的應(yīng)用越來越廣[15-16]。圖1-2病變?nèi)橄侔┎±韴D像與太赫茲圖像對(duì)比（3）反恐與安全。隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全球一體化進(jìn)程加快，從而對(duì)當(dāng)前形勢(shì)下的反恐與安全提出了新的要求。911事件也使各個(gè)國家都認(rèn)識(shí)到反恐與安全的重要性，都在嘗試新技術(shù)、新方法去解決傳統(tǒng)安全所帶來的問題。太赫茲技術(shù)的穿透性以及指紋特性使其在反恐安全領(lǐng)域能夠大顯身手。太赫茲技術(shù)在安檢領(lǐng)域主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是安全，無電離輻射；二是文明，減少檢查時(shí)的肢體接觸；三是全面，不僅可以檢測(cè)金屬還可以檢測(cè)其它危險(xiǎn)物品；四是智能，能對(duì)檢測(cè)

第一章緒論5以開放式諧振腔與繞射光柵組成。區(qū)別在于準(zhǔn)光放大器采用兩腔級(jí)聯(lián)的方式，中間通過漂移區(qū)相連，結(jié)構(gòu)上類似于擴(kuò)展互作用器件。1998年，D.M.Vavriv與K.Schunemann提出了一種自洽非線性的單級(jí)和多級(jí)放大器模型。對(duì)單腔放大器的線性和非線性放大模式進(jìn)行詳細(xì)研究。對(duì)多電子和單電子作用進(jìn)行了比較研究。確定了決定放大器性能水平的基本原理，確定了放大器的輸出特性。放大器原理圖如圖1-3所示[37]。圖1-3奧羅管放大器示意圖。（a）單腔；（b）兩腔2014年，V.D.Yeryomka、A.A.Kurayev等人設(shè)計(jì)工作在180GHz的雙光柵繞射輻射放大器。在0.07~0.18A的工作電流下，輸入信號(hào)功率為0.01~0.5W，器件能夠提供5%~9%的效率，18~38dB的增益，10~40W的輸出功率[38-39]。1.3本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新本論文提出了新型準(zhǔn)光太赫茲器件，包括繞射輻射振蕩器與準(zhǔn)光雙腔放大器。本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新如下：（1）提出的繞射輻射振蕩器，結(jié)構(gòu)上采用平凹腔，即上鏡面采用向內(nèi)凹的柱面鏡，下鏡面采用平面鏡，柱面鏡相較于平面鏡可使腔體內(nèi)電磁場(chǎng)更加集中于軸線附近，柱面鏡相較于球面鏡加工更方便。（2）提出了多電子束繞射輻射振蕩器，以提高器件的輸出功率。為探究耦合孔結(jié)構(gòu)對(duì)多電子束繞射輻射振蕩器輸出功率的影響，提出了帶耦合孔結(jié)構(gòu)的多電子束繞射輻射振蕩器。（3）研究了新型準(zhǔn)光雙腔放大器，結(jié)構(gòu)上類似于擴(kuò)展互作用器件，器件有輸入、輸出兩個(gè)腔體，中間有一段漂移區(qū)連接兩個(gè)腔體。這種器件具有高增益、高電子效率的特點(diǎn)，同時(shí)還具有一定的帶寬，是一種具有發(fā)展前途的大功率太赫茲放大器。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3245338