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太赫兹波段是覆盖了电磁波谱上从远红外线到毫米波间的区域,由于其在众多科学技术领域都具重要的潜在应用前景,是当前研究的热点之一。近几年来,以美、日为首的各个发达国家正投入大量人力和物力致力于这方面的研究,太赫兹研究对于我国同样也具有重要的战略意义。目前人们对太赫兹波的研究主要集中在太赫兹辐射源、探测、成像、传输等几个方面。在传输方面,由于在自由空间中传输时损耗太大,太赫兹波只能在一定的波导系统中才能进行远距离传输。而太赫兹波远距离传输的成功实现则又是利用其一切功能特性的基础,因此对传输系统等功能器件的研究是太赫兹系统向实用化发展的核心环节之一。本论文作为太赫兹波传输方面研究的重要组成部分,专门研究太赫兹波在椭圆波导中的传输特性。
本文内容共分为三个部分:
1.概述了太赫兹波的发展概况和国内外的研究现状,介绍了太赫兹波的基本性质和其应用的主要方面。
2.推导出了太赫兹波在双层介质波导中的传输特征方程,分析了偶模和奇模的传输特性,得到了在不同椭圆比下归一化频率和有效折射率的曲线图,随着归一化频率的增大有效折射率增加。得出了偶模和奇模的传输特性曲线基本一致。分析了太赫兹波在双层介质波导中传输频率和传播常数之间的关系。
3.计算了太赫兹波在几种金属中的趋肤深度,从麦克斯韦方程组出发推导了太赫兹波在金属空芯椭圆波导中的传输方程,分析了模式关系,并且推导出了太赫兹波在金属空芯椭圆波导中的传输衰减系数方程,数值计算了太赫兹波在不同金属镀层空芯椭圆波导中的传输衰减系数,通过分析得出了衰减系数和金属的电导率、椭圆偏心率、椭圆长半轴之间的关系。
得到了适合太赫兹波传输的最佳椭圆偏心率。