【摘要】：隨著超快光電技術(shù)的發(fā)展,太赫茲(THz)波的研究有了革命性的進(jìn)展,目前THz波在無(wú)線通信、探測(cè)和成像等方面都開展了實(shí)際的應(yīng)用。但是,THz探測(cè)技術(shù)至今仍是制約THz技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要阻礙,目前的THz探測(cè)器,大多存在價(jià)格昂貴,需要工作在較低的溫度下等不足,都不適合在實(shí)際應(yīng)用中廣泛使用。本課題組針對(duì)這一問(wèn)題,提出利用輝光放電氣體通過(guò)頻率上轉(zhuǎn)換方法探測(cè)THz波,研制了頻率上轉(zhuǎn)換探測(cè)器,并初步測(cè)試了其性能,證明了其是一種價(jià)格低廉、室溫操作的高靈敏度THz探測(cè)器。本文進(jìn)一步提出通過(guò)研究THz波對(duì)氖燈光譜的影響來(lái)研究頻率上轉(zhuǎn)換探測(cè)器的探測(cè)性能和機(jī)理,具體研究?jī)?nèi)容及獲得的結(jié)果如下:第一,測(cè)試了實(shí)驗(yàn)中所使用氖燈的伏安特性曲線,通過(guò)對(duì)伏安特性曲線的分析,確定了所使用氖燈工作在正常輝光放電狀態(tài)和異常輝光放電狀態(tài)發(fā)生穩(wěn)定放電的實(shí)驗(yàn)條件。第二,實(shí)驗(yàn)測(cè)試了基于氖燈的頻率上轉(zhuǎn)換探測(cè)器的性能,利用光譜儀采集不同電壓下有無(wú)施加THz輻射場(chǎng)的氖燈的發(fā)光光譜,發(fā)現(xiàn)在THz波的影響下,氖燈的發(fā)光光譜增強(qiáng)。在較低的放電電壓下,探測(cè)器具有較高的轉(zhuǎn)換效率。第三,深入研究了利用輝光放電氣體對(duì)THz波進(jìn)行頻率上轉(zhuǎn)換方法探測(cè)的機(jī)理,利用高激發(fā)態(tài)原子的特點(diǎn)定性解釋了氖燈發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)的原因,提出高激發(fā)態(tài)原子在等離子體與THz光子相互作用的過(guò)程中起到了關(guān)鍵性作用。認(rèn)為在等離子體放電空間存在少量高激發(fā)態(tài)氖原子,高激發(fā)態(tài)原子由于電子位于較高的能級(jí),該狀態(tài)的電子吸收THz光子后,可以電離,產(chǎn)生的新電子在電場(chǎng)的加速后在陰極暗區(qū)將引發(fā)進(jìn)一步的電子雪崩效應(yīng),直接導(dǎo)致了更多的電子進(jìn)入到了負(fù)輝區(qū),導(dǎo)致等離子體的發(fā)光明顯增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O461.21;O441
【圖文】：

圖 1-1 太赫茲波在電磁波譜中的位置Fig.1-1 The position of the terahertz wave in the electromagnetic spectrum近年來(lái)，隨著超快光電子技術(shù)的發(fā)展，THz 波的研究有了革命性的進(jìn)展[1]，目前 TH波在無(wú)線通信、探測(cè)和成像等方面都開展了實(shí)際的應(yīng)用[2,3]。但是 THz 探測(cè)技術(shù)直徑仍然是制約 THz 技術(shù)發(fā)展的重大障礙。上世紀(jì) 80 年代人們已經(jīng)開始對(duì) THz 波進(jìn)行研究，但目前所有的 THz 探測(cè)器，要么價(jià)格昂貴，要么實(shí)驗(yàn)條件苛刻，都不適合在實(shí)驗(yàn)室中廣泛使用。THz 波由于其頻段所處位置的特殊，所以其具有相干性、寬帶性、穿透性，瞬態(tài)性等特性[4]。這些特性使得 THz 波成為交叉學(xué)科科研中的熱點(diǎn)研究方向之一。目前 THz 成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于安檢和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，由于 THz 光子能量低，所以在安檢或醫(yī)學(xué)檢測(cè)過(guò)程中不會(huì)對(duì)人體造成傷害[5,6]，在檢測(cè)領(lǐng)域，THz 光譜已被證明是研究生物學(xué)重要分子的（如氨基酸、多肽等）的低頻譜的有力技術(shù)[7]。1.1 THz探測(cè)技術(shù)對(duì)于 THz 波技術(shù)的發(fā)展，一方面要有高功率、穩(wěn)定的 THz 輻射源，另一方面需要靈

THz 波段通過(guò)等離子體進(jìn)行頻率上轉(zhuǎn)換率低于可見光頻率，而且目前對(duì)可見光將 THz 波通過(guò)頻率上轉(zhuǎn)換技術(shù)轉(zhuǎn)換到可本章首先主要分析氖燈的放電過(guò)程及其度分析了電學(xué)方法探測(cè) THz 波的探測(cè)機(jī)究頻率上轉(zhuǎn)換方法探測(cè) THz 波的機(jī)理。路的構(gòu)成元件為氣體放電管和電源，如圖一旦高于擊穿電壓，放電管內(nèi)氣體會(huì)發(fā)生子和自由電子由于所帶電荷電性的不同而出現(xiàn)放電電流。由于帶正電的氣體離子遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自由電子，從而氣體離子會(huì)在放極的遷移，因此，即便放電管兩端電壓電流[52]。

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本文編號(hào)：2714958