光电导天线太赫兹源及其光纤传输特性的研究

摘要

太赫兹波，频率介于0.1 THz到10 THz之间，位于电磁波谱中微波与红外线之间，所处位置较为特殊，自身性能十分优越，学术价值和应用价值尤为突出。但目前，太赫兹波的产生和传输面临着很大的挑战，实际应用中要求太赫兹辐射源具有较大的辐射功率和较低的传输损耗。本文采用大孔径光电导天线能够满足现实需要，提高光-太赫兹的转化效率，研究了影响太赫兹辐射功率的因素，及太赫兹波形的影响因素。太赫兹光子晶体光纤具有高双折射、色散可调节、低损耗等特性，已成为研究热点。本文研究并设计了一种高双折射、单模单偏振、低色散、低传输损耗的太赫兹光子晶体光纤，为今后的太赫兹波导的研究提供了一种的思路。
　　本论文主要内容如下:
　　(1)首先介绍了太赫兹波的性质和应用，然后给出了光电导天线产生太赫兹波的研究现状，以及太赫兹光子晶体光纤的研究现状。
　　(2)介绍了光电导天线产生太赫兹电磁波辐射的理论基础，根据麦克斯韦电磁理论推导了太赫兹近场和远场辐射公式，研究了影响光电导天线太赫兹辐射的因素。
　　(3)利用理论分析THz输出功率与外加偏置电场和泵浦激光功率的关系，并搭建光电导天线太赫兹源，并进行实验研究。
　　(4)介绍了有限元分析光予晶体光纤的原理，并利用有限元法研究了THz在光子晶体光纤中传输的影响因素。
　　(5)在上述理论基础上设计了一种高双折射、单模单偏振、低平坦色散、低传输损耗的太赫兹光子晶体光纤。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 太赫兹波

1．1．1 太赫兹波的特点

1．1．2 太赫兹波的应用

1．2 光电导天线太赫兹源

1．3 太赫兹光子晶体光纤

1．4 本论文的主要内容

2 光电导天线太赫兹源的理论研究

2．1 光电导天线太赫兹源的基本原理

2．2 光电导天线太赫兹源的仿真与分析

2．2．1 近场辐射和远场辐射振幅影响因素的研究

2．2．2 太赫兹振幅双极性的研究

2．2．3 远场辐射饱和特性的研究

2．3 本章小结

3 光电导天线太赫兹源的实验研究

3．1 光电导天线太赫兹源功率的影响因素分析

3．2 光电导天线太赫兹源的实验

3．3 本章小结

4 太赫兹光子晶体光纤传输特性的研究

4．1 全矢量有限元法

4．2 结构参数对双折射率的影响分析

4．2．1 孔间距对双折射率的影响

4．2．2 包层空气孔孔径大小对双折射率的影响

4．2．3 大圆空气孔大小对双折射率的影响

4．2．4 纤芯大椭圆空气孔孔径大小对双折射率的影响

4．2．5 纤芯小椭圆空气孔大小对双折射率的影响

4．3 本章小结

5 高双折射单模单偏振太赫兹光子晶体光纤的设计

5．1 单模单偏振THz光子晶体光纤的理论基础

5．2 高折射率SPSM-TPCF的数值模拟与结果分析

5．2．1 电场分布

5．2．2 有效折射率、双折射率及拍长

5．2．3 限制损耗及其差值

5．2．4 色散、有效模场面积及数值孔径

5．3 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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