【摘要】：太赫茲技術(shù)從誕生以來經(jīng)歷了一段較長的發(fā)展過程，從最初“太赫茲空隙”的提出，直到近年隨著超短脈沖激光和低維半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，以超快光電導(dǎo)器件為代表的一系列高性能太赫茲波源和高靈敏度探測器的出現(xiàn)，極大地推動了太赫茲科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。隨著研究學(xué)者們對太赫茲波的深入了解，太赫茲波越來越多的獨特性能被人們發(fā)現(xiàn)，，如光子能量低、可穿透大部分電介質(zhì)和非極性材料傳播、有很高的時間和空間分辨率、頻段范圍對應(yīng)著大量有機分子的轉(zhuǎn)動和振動能級等。太赫茲波的應(yīng)用領(lǐng)域也由最初的宇宙學(xué)、分子光譜學(xué)、安全檢測、物質(zhì)鑒別、器件特性研究、生物醫(yī)藥等，逐漸延伸到太赫茲通信、太赫茲雷達等領(lǐng)域。 在太赫茲科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中，太赫茲輻射源和探測器的研究一直受到學(xué)者們的高度重視。如何高效產(chǎn)生太赫茲波以及對太赫茲信號進行精確有效地探測對太赫茲波科學(xué)技術(shù)的進一步研究和應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。本文從太赫茲輻射產(chǎn)生與探測出發(fā)，對光電導(dǎo)天線產(chǎn)生太赫茲波、空氣等離子體產(chǎn)生太赫茲波、自由空間電光取樣探測太赫茲波、光電導(dǎo)取樣探測太赫茲波等主要的超快相干太赫茲信號產(chǎn)生與探測方法中一些關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，具體內(nèi)容包括： （1）研究了光電導(dǎo)天線產(chǎn)生超快相干太赫茲信號過程中，天線電極受損傷情況以及電極間隙之間光斑大小對太赫茲信號產(chǎn)生的影響，并通過改變不同系統(tǒng)參數(shù)對太赫茲信號進行了優(yōu)化，將太赫茲信號頻譜覆蓋范圍由2THz拓展到4THz，時域信號峰峰值提高50%。 （2）研究了激光誘導(dǎo)空氣等離子體產(chǎn)生超快相干太赫茲波的機理，通過激光誘導(dǎo)空氣等離子體的有質(zhì)動力輻射、四波混頻輻射以及外加偏壓增強等離子體輻射等方法獲得了超快相干太赫茲脈沖信號。 （3）研究比較了自由空間電光取樣以及光電導(dǎo)取樣探測超快相干太赫茲信號的方法，利用自研光電導(dǎo)天線器件初步實現(xiàn)了超快相干太赫茲信號的探測。
[Abstract]:Terahertz technology has experienced a long development process since its birth, from the initial "terahertz gap" to the recent years with the development of ultrashort laser and low-dimensional semiconductor technology. The emergence of a series of high performance terahertz wave sources and high sensitivity detectors, represented by ultra-fast photoconductive devices, has greatly promoted the rapid development of terahertz science and technology. With the further understanding of terahertz waves by researchers, more and more unique properties of terahertz waves have been discovered, such as low photon energy, penetrating most dielectric and non-polar materials, and high temporal and spatial resolution. The frequency range corresponds to the rotation and vibrational energy levels of a large number of organic molecules. The application of terahertz wave has been extended to terahertz communication, terahertz radar and so on from the original cosmology, molecular spectroscopy, safety detection, material identification, device characteristic research, biomedicine and so on. In the development of terahertz science and technology, the research of terahertz radiation sources and detectors has been paid great attention by scholars. How to efficiently generate terahertz wave and how to detect terahertz signal accurately and effectively play an important role in the further research and application of terahertz wave science and technology. Starting from the generation and detection of terahertz radiation, terahertz waves are generated for photoconductive antennas, terahertz waves are produced by air plasma, and terahertz waves are detected by free space electro-optic sampling. Some key techniques in the generation and detection of ultra-fast coherent terahertz signals, such as photoconductive sampling for terahertz waves, are studied. The main contents are as follows: (1) in the process of producing ultra-fast coherent terahertz signal by photoconductive antenna, the damage of antenna electrode and the effect of spot size between electrodes on the generation of terahertz signal are studied. The terahertz signal is optimized by changing different system parameters. The spectrum coverage of terahertz signal is extended from 2THz to 4THZ, and the peak value of time domain signal is increased by 50%. (2) the mechanism of ultra-fast coherent terahertz wave produced by laser induced air plasma is studied, and the mass dynamic radiation of air plasma is induced by laser. Ultra fast coherent terahertz pulse signals are obtained by four wave mixing radiation and external bias enhanced plasma radiation. (3) the methods of detecting ultra-fast coherent terahertz signals by free space electro-optic sampling and photoconductive sampling are studied and compared. The detection of ultra-fast coherent terahertz signals is preliminarily realized by using self-developed photoconductive antenna devices.
【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】：2014
【分類號】：TN820

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)會議論文 前2條

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3 徐新龍;從THz時間波形中提取材料參數(shù)的方法和分析[D];首都師范大學(xué);2003年

4 張興寧;太赫茲應(yīng)用技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2005年

5 馬良財;飛秒激光在透明介質(zhì)中的三維光存儲及THz輻射脈沖的產(chǎn)生與探測[D];陜西師范大學(xué);2005年

6 王曉紅;炸藥和一氧化碳氣體的THz光譜及拉曼光譜研究[D];首都師范大學(xué);2006年

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8 李凡;THz脈沖的產(chǎn)生與檢測[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機械研究所）;2006年

9 韓元;金屬亞波長孔陣列的太赫茲透射特性研究[D];首都師范大學(xué);2007年

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本文編號：2390167