基于PCA的THz辐射空间功率合成控制方法及实现

摘要

太赫兹（THz）辐射以其独特的性能受到世界范围内众多的高度关注。受限于当前超宽带高功率太赫兹辐射源的缺乏，太赫兹技术并没有迅速地转化为现实生产力。光电导天线作为太赫兹源，是产生超宽谱太赫兹波结构最简单、应用最普遍的方法，然而单个光电导天线辐射出的太赫兹因种种限制而功率有限，无法满足实际需求。因此，采用空间功率合成提升光电导天线辐射的太赫兹功率具有十分重要的意义。
　　首先，了解了光电导天线的太赫兹辐射机理，了解前人在理论上对太赫兹空间功率合成的可行性进行分析，太赫兹空间功率合成效率—时域相干度的定义。深入了解太赫兹时域光谱系统的工作原理，在此基础上搭建出太赫兹空间功率合成系统光路并进行调试，使其辐射出的太赫兹信号性能达到最佳。
　　其次，分析了空间功率合成程序的功能需求，形成了程序模块化设计流程图。随后根据流程图设计出了功能子模块程序，根据逻辑顺序将各个模块按照数据流思想整合成整套运动控制及数据采集程序，以便于操作人员观察并控制原则对前面板进行设计。程序成功实现了光程差的改变和时域幅值数据采集的一一对应，并完成了对时域波形进行实时快速傅里叶变换，以得到频域光谱。采用与 Z3仪器对比测量实验，验证了编写的程序正确性。
　　最后，利用搭建的四路光电导天线功率合成系统进行功率合成实验，分别获得了四个500μm孔径的偶极子光电导天线的时域光谱信号以及功率合成时域光谱信号。通过控制延迟线的移动，调整四个500μm孔径的偶极子光电导天线产生太赫兹的光程差，当光程差变小时，合成后的时域光谱峰值逐渐增加；当光程差变大时，合成后的时域光谱峰值逐渐减小；当光程差相等时，合成后的时域光谱峰值最大，功率合成的时域相干度达83.37％，且太赫兹辐射功率增加2.45倍，合成效果较好。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究条件及主要内容

2 太赫兹空间功率合成原理

2.1 太赫兹波的特点

2.2 太赫兹波的产生及探测

2.3 太赫兹空间功率合成理论分析

2.4 本章小结

3 太赫兹空间功率合成系统建立

3.1 太赫兹时域光谱系统

3.2 空间功率合成系统光路设计

3.3 空间功率合成系统的器件功能及参数

3.4 空间功率合成系统光路搭建

3.5 本章小结

4 太赫兹空间功率合成程序编写

4.1 LabVIEW的特点

4.2 程序编写

4.3 程序验证

4.4 本章小结

5 实验及结果分析

5.1 实验条件

5.2 实验结果及分析

5.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文及研究成果