THz砷化镓光电导天线的制备及性能研究

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太赫兹(THz,1 THz=1012 Hz)频段是指频率从0.1 THz到10 THz,介于微波与红外光之间的电磁辐射区域,其光谱和成像技术可以提供传统的微波和X射线技术所不能提供的信息,因此在物理、化学、生物医学、通信、雷达、安全检查等各方面均有广阔的应用前景。但目前的太赫兹源所产生的太赫兹电磁波的功率都比较小,极大的制约了太赫兹技术的发展。由于光电导天线作为太赫兹脉冲产生源,具有较高的辐射功率和相对较大的谱宽,是目前常用的太赫兹产生源之一。因此本文研究的重点是提高半绝缘砷化镓光电导天线辐射太赫兹波的方法。  本文介绍了光电导天线辐射太赫兹电磁波的机理,研究了光电导体、天线和激光器对光电导天线辐射太赫兹波的影响,为提高天线辐射太赫兹波的场强提供了理论依据。详细介绍了光电导天线的制备工艺,对天线做了改进,提出通过钝化提高天线的耐压能力。  太赫兹时域光谱系统是一种非常灵敏且有效的光谱测量手段,可以产生和检测太赫兹波,本文研究了太赫兹时域光谱系统的工作原理,用该方法对制备的天线进行了测试,发现温度和偏置电压对太赫兹波辐射有很大的影响。  本文深入分析了温度和偏置电压对光电导天线辐射太赫兹波的影响,运用纯热击穿理论定量计算了天线在测试两个小时后的温度增量,认为很有必要对天线进行改进来促进散热。提出通过制作热沉和制作较大电极间隙的方法来促进散热,达到提高天线性能的目的。并对制作了热沉和没有制作热沉的天线,以及不同电极宽度的天线进行实验验证,发现制作热沉的天线的稳定性明显高于没有制作热沉的天线。电极宽度越宽,天线辐射太赫兹波就越稳定。并介绍了通过屏蔽探测器的方法提高太赫兹波的动态范围。对于同一天线在测试过程中发现,在主峰值到达之前没有用金属遮挡的动态范围不到4500,遮挡以后超过了6000.
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