低温生长砷化镓光电导天线产生太赫兹波的辐射特性

研究了低温生长砷化镓光电导天线(LT-GaAs PCA)产生太赫兹(THz)波的辐射特性。利用太赫兹时域光谱(TDS)技术测量了光电导发射极在飞秒激光作用下辐射的太赫兹脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换(FFT)得到相应的频域光谱。结果表明,低温砷化镓光电导天线产生的太赫兹波信号比飞秒激光激发半导体表面产生的太赫兹波信号具有更高的强度和信噪比;太赫兹波信号与光电导天线的偏置电压成线性关系;随着抽运激光功率的增强,太赫兹波信号增大并出现饱和。     

基于太赫兹时域光谱的SBN:Ce陶瓷介电的光调制特性

在室温条件下,基于太赫兹时域频谱(THz-TDS)技术研究了SBN:Ce陶瓷在532 nm连续激光激发下的介电响应.在外加光场的作用下,该陶瓷的介电常数表现出良好的调制特性,介电改变量达到8.5%;同时,介电损耗增加了15%.实验结果表明,该材料折射率的变化|Δn|与外加光场强度呈现线性关系.通过建立模型,分析了SBN:Ce陶瓷的光-铁电机理,这些实验结果可以被归结为,激发的自由载流子在样品内部形成的内建电场导致的介电常数改变.探索铁电陶瓷材料在太赫兹波段的光-铁电性质对于太赫兹波调制器件的研究具有指导意义.     

磁场对周期性极化铌酸锂晶体中产生的窄带太赫兹波的控制研究

本文 利用飞秒激光作用于光折变周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体和掺 镁(Mg)的PPLN(PP-Mg:LN)晶体通过光整流效应产生窄带太赫兹(THz) 辐射,通过外加磁场的 办法对THz脉冲串的振幅和寿命进行有效控制。随着外加磁场的增强,在光折变PPLN晶体中 产生的THz 波的振幅和寿命都随之减小;当外加磁场足够强时,光折变PPLN晶体中产生的THz波将完 全被抑制。外 加磁场之所以能够对THz波的振幅和寿命进行有效控制,主要是由于洛伦兹力的作用使光折 变晶体内部产生了空间电荷场。     

双色场相位平缓对远场前向太赫兹的增强

太赫兹辐射极性和幅度依赖于双色场相位。由于等离子体光丝中色散和Gouy相移，导致双色场的相对相位随着激光的传播发生改变。当相位的改变量大于时，丝中的太赫兹电场极性发生反转，使得远场太赫兹辐射在离轴相位匹配角方向相干增强，而光轴前向相消减弱。通过对基频和倍频聚焦条件的调整和传输非线性色散的作用对双色场相对相位进行了调制，提出了可以使相对相位平缓的方法。模型计算证明了等离子体形成和Gouy相移调制是使双色场相移变平缓的原因。随后利用相位变平缓的条件得到了太赫兹发生极性反转的失相长度延长，最大长度近三倍于空气介质中的失相长度。在满足相位变平的条件下，远场太赫兹辐射在光轴前向的分布得到增强。     

基于超材料结构的高Q太赫兹滤波器

在半导体微纳工艺基础上研究了基于镜像非对称结构超材料太赫兹(THz)滤波器的性能。通过时域有限差分理论,模拟分析了滤波器工作频率下太赫兹电场强度和电流密度在微结构的分布,并阐述了微结构太赫兹波电磁共振的机理。基于太赫兹滤波器电磁损耗机制和微纳加工工艺条件,设计并优化器件开口环结构,使相邻开口环中产生电磁场的干涉相消,减少太赫兹辐射损耗,提高品质因子Q值。采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统测试了滤波器的太赫兹透射特性,实验结果表明,在工作频率0.923 THz下,镜像非对称结构的平面太赫兹滤波器品质因子达到12.5。同时,研究了太赫兹电场方向对滤波器性能的影响。高Q太赫兹滤波器的研制为制备高速太赫兹电调制器等太赫兹器件提供了重要的实验依据。     

基于FDTD的太赫兹光导天线三维辐射特性计算方法

光导天线是目前产生和探测太赫兹波最常用的辐射源之一,在太赫兹成像、光谱检测等诸多领域有着广泛的应用前景。本文介绍了基于时域有限差分(FDTD)的太赫兹光导天线三维辐射特性计算方法,在分析光导天线辐射原理的基础上阐述了半导体漂移电流、扩散电流对电场及磁场的作用,并根据实际运用情况对漂移方程、连续性方程进行简化,最终求得电流密度、电场、磁场的迭代方程,给出了光导天线辐射特性计算流程。     

小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性研究

研究了小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性.利用太赫兹时域光谱技术测量了螺旋型光导天线辐射的太赫兹波谱,得到了其时域发射光谱.通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱,同时对两种不同孔径螺旋天线的太赫兹辐射特性进行了比较.实验结果表明,太赫兹信号强度会随偏置电压的增大而增强;在偏置电压和泵浦光功率相同的情况下,较小孔径的...     

太赫兹光电导天线发射装置的优化设计

为了研究金属纳米狭缝对太赫兹光电导天线辐射功率的影响,基于时域有限差分法对太赫兹波通过金属狭缝时的增强特性进行了分析计算,研究了太赫兹波通过金属纳米狭缝电场的增强幅度与狭缝宽度和太赫兹波频率之间的规律。结果表明,在太赫兹光电导天线发射装置上增加一个纳米狭缝能够增强太赫兹波的发射功率,频率为0.1THz的太赫兹波通过70nm宽度金属狭缝时,辐射功率最大可以增强800倍。该研究结果对太赫兹光电导天线结构的改进有一定的借鉴意义。     

小孔径蝴蝶型光电导天线太赫兹辐射源的研究

研究了5种小孔径光电导天线的太赫兹发射特性,并且对它们所发射的太赫兹波进行了对比,为研制高效率的太赫兹波发射源提供了参考依据。利用太赫兹时域光谱技术测量了光电导天线发射的太赫兹（THz）脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱。结果表明,太赫兹信号强度随偏置电压的增大而增强;随着泵浦激光功率的增大而增强并出现饱和现象。偏置电压与泵浦激光功率相同时,我们对比5种光电导天线产生的太赫兹信号,从中找到了一种发射效率较高的小孔径光电导天线,并且研究了电极形状、电极间距对光电导天线发射效率的     

外加太赫兹场与磁场作用下的高电子迁移率晶体管电流特性

外加太赫兹(THz)场垂直入射高电子迁移率晶体管(HEMT),使得HEMT中产生的载流子激发沟道内的等离子振荡,振荡频率处于太赫兹范围.论文研究了外加磁场对该器件电流特性的影响.结果表明,随着外加磁场强度的增加,HEMT的响应率峰值发生蓝移.因此通过改变磁场能够对HEMT的振荡响应实现有效调谐.     

化合物半导体的THz发射光谱

利用反射式太赫兹（THz）辐射产生与探测系统，研究了基于不同半导体的THz发射光谱. 通过快速傅里叶变换，由测得的THz时域光谱得到了其相应的频域光谱，从而对不同半导体的THz发射性质进行了比较. 结果表明，未掺杂的砷化铟(InAs)较其他半导体材料有更高效的THz发射效率.     

Monte Carlo Simulation of THz-Pulse Generation from Bulk GaAs Surface

An ensemble Monte Carlo simulation method has been used to study THz-pulse generation from semiconductor GaAs surface excited by a femtosecond laser pulse and biased in high electrical field near 100kV/cm. Electron transport is simulated using the three-valley conduction band model and taking into account acoustic, optical (polar and nonpolar) and intervalley phonon scattering mechanisms. Our simulations show that the THz temporal waveforms have a close relationship with the biased external field and the THz radiation is saturated with the increase of the biased field, these findings have not been exploited by the existing theoretical analyses. Power spectra show that the higher biased electrical field benefits the frequency extension for the THz radiation.     

Terahertz Focusing and Polarization Control in Large-Area Bias-Free Semiconductor Emitters

We show that, when large-area multiplex terahertz semiconductor emitters, that work on diffusion currents and Schottky potentials, are illuminated by ultrashort optical pulses they can radiate a directional electromagnetic terahertz pulse which is controlled by the angular spectrum of the incident optical beam. Using the lens that focuses the incident near-infrared pulse, we have demonstrated THz emission focusing in free space, at the same point where the optical radiation would focus. We investigated the beam waist and Gouy phase shift of the THz emission as a function of frequency. We also show that the polarization profile of the emitted THz can be tailored by the metallic patterning on the semiconductor, demonstrating radial polarization when a circular emitter design is used. Our techniques can be used for fast THz beam steering and mode control for efficiently coupling to waveguides without the need for THz lenses or parabolic mirrors.     

Experimental Confirmation of Design Techniques for Effective Bow-Tie Antenna Lengths at THz Frequencies

We present on the relationship between the bow-tie antenna length and its THz spectral emission response. Three well-known approaches for predicting accurate antenna length for a given central frequency were utilized and their validity was experimentally tested. It is shown that the simple quasi-static approach compare to other approximations is valid for frequencies up to ~1.5 THz. The bow-tie THz photoconcudtive (PC) emitter designed using this approximation exhibits THz radiation having the most accurate central frequency compared to the design frequency. Interestingly, the THz PC emitter utilized from this design technique also possesses the optimum radiation bandwidth.     

电快速瞬变脉冲群的短偶极子辐射发射模型

煤矿井下动力主要由电缆供电,开关操作产生的电快速瞬变脉冲群将通过电缆对井下电磁环境产生影响。以电快速瞬变脉冲群脉冲电流作为短偶极子的激励源,运用电磁场理论建立短偶极子的瞬态辐射发射模型,并进行数值分析,仿真结果表明:在近场区,电场和磁场都与距离r密切相关,电场随着1/r3变化,磁场随着1/r2变化,近场波阻抗随着r的增大而减小;在远场区,电场和磁场都随着r的增大而减小,远场波阻抗不随r变化;瞬态辐射发射能量集中在脉冲的上升时间,说明高频部分在瞬态骚扰中起主要作用。井下实验研究表明:通过电缆辐射发射的瞬态场覆盖频段较宽,对井下电磁环境的影响较大。     

Optically- and Electrically-Stimulated Terahertz Radiation Emission from Indium Nitride

Indium nitride is a novel narrow band gap semiconductor. The material is a potential strong source of terahertz frequency electromagnetic radiation with applications in time-domain terahertz spectroscopy and imaging systems. This article reviews recent experimental research on terahertz emission from the binary compound semiconductor indium nitride excited by near-infrared laser beams or microseconds electrical pulses. Advantages of indium nitride as terahertz radiation source material are discussed. It is demonstrated that different mechanisms contribute to the emission of terahertz radiation from indium nitride. The emission of up to 2.4 μW of THz radiation power is observed when InN is excited with near-infrared femtosecond laser pulses at an average power of 1 W.