低温生长砷化镓光电导天线产生太赫兹波

宽频太赫兹(THz)技术在国防、科研等领域有着广阔的应用前景,光电导天线是产生宽频THz波的重要手段.分析了低温生长和高温退火对光电导天线材料载流子寿命和电阻率的影响.在生长温度为230℃和250℃,退火温度为475℃的低温生长砷化镓(LTG-GaAs)上制备了领结(BowTie)和偶极子(Dipole)两种电极结构的小孔径光电导天线.实验给出,在250℃生长的LTG-GaAs上制备的光电导天线产生的太赫兹波辐射强度和频谱宽度较好,谱宽达到了3.6 THz,BowTie天线的辐射强度优于Dipole天线.两种形状的光电导天线皆可在10 V的偏置电压下产生太赫兹波辐射.     

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...     

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。     

宽带太赫兹偶极子光电导接收天线研究

太赫兹光电导天线广泛应用于宽带脉冲太赫兹波的检测,是太赫兹光谱和成像系统中的重要器件。偶极子光电导天线由于其结构简单、制作容易成为使用最广泛的一类太赫兹光电导接收天线。衡量太赫兹光电导探测天线的一个重要指标是其响应带宽。针对偶极子天线的探测带宽,分别对天线臂长为10、50、150 m的偶极子天线及一种作为对比的178 m的蝶形天线（Bowtie antenna）进行了实验及理论研究。结果显示其探测带宽随天线臂长增加而减小,与微波天线理论一致。进一步的,采用商用电磁场数值仿真软件进行建模仿真,仿真结果与理论及实验结果具有很好的一致性,证实数值仿真已在很大程度上模拟出实际天线的特性,从而为优化结构参数制作大宽带和高灵敏度的太赫兹天线提供支持。同时,对超半球硅衬底透镜对天线接收频谱的影响也进行了探讨。     

可产生任意偏振方向太赫兹波的光电导太赫兹辐射源

基于太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统,使用两个相互垂直的光电导天线构建了1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列。通过调控各个阵元的偏置电压,对其辐射太赫兹波的偏振方向进行研究。结果表明：在已实现光电导发射天线阵列的高效合成以及可同时检测脉冲太赫兹波的振幅、相位及偏振态的探测天线的基础上,通过调控各个阵元的偏置电压分别改变了平行和垂直两个阵元辐射太赫兹波的强度;经过1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列在远场的同步合成,可产生不同偏振方向的脉冲太赫兹波,实现了以全电控的方式产生任意偏振方向太赫兹波的光电导太赫兹辐射源。     

光电导天线太赫兹辐射研究

利用超短激光脉冲触发光电导天线产生太赫兹波是目前研究比较深入,同时得到广泛采用的一种太赫兹波源.电流瞬冲模型能较好地解释光电导天线辐射太赫兹波的机理,并且与实验相吻合,因而被普遍接受.影响光电导天线的因素有材料性质、偏转电压、激光脉冲宽度和单脉冲能量等,其中激光脉冲宽度和激光脉冲能量对太赫兹辐射有很重要的影响.材料中的光生载流子寿命对辐射也有一定的影响.当改变这些参数时,辐射的太赫兹波有不同的特性变化.此外,逐步增大激光脉冲能量,会发现辐射的太赫兹波强度存在一个饱和特性.     

基于微纳结构太赫兹光电导天线辐射特性研究

光电导天线(PCA)作为常用的太赫兹发射器件,如何提高其辐射效率,成为国内外研究人员研究的重点.通过时域有限差分法对PCA辐射效率进行研究,在光敏层表面加入柱状结构,使更多的光被捕获到光敏层,模拟结果表明该结构具有显著增强辐射效率的作用.通过对比材料、柱状形状对增强效果的影响,结果表明,在同一种柱状结构下,银材料的PC...     

三角阵列电极的太赫兹光电导天线结构设计

光电导天线具有室温操作、紧凑设计和宽带辐射等优点,但辐射功率低限制了其广泛应用,其中低光吸收率是辐射功率低的主要原因之一。传统的天线电极无尖端结构,边缘电场弱,导致了低的光吸收率。为了提高光电导天线的辐射功率,设计了一种三角阵列天线电极结构,该电极结构由5个三角形尖端排列组成。使用时域有限差分(FDTD)方法研究了800 nm飞秒激光照射下电极的电场增强和衬底对光的吸收。此结构增加了激光入射到衬底的面积,并且减小了光载流子传输距离,在无电场情况下光的吸收率达到30.57%,相对于传统天线提高了161%。三角阵列电极结构为传统电极结构设计提供了新思路,有望与纳米结构结合进一步提高辐射功率。     

光电导天线太赫兹波辐射特性研究进展

太赫兹科学技术已经成为当前电磁领域研究的热点,太赫兹波的产生是其关键技术,光电导天线(PCA)是目前产生宽频太赫兹波的重要手段。根据光电导天线太赫兹波的辐射特性的文献报道,对光电导天线产生太赫兹波的耦合输出效率、辐射场型、极化特性等研究进展做了较全面的评述,并针对光电导天线辐射特性对光电导天线应用的意义进行了探讨和展望,以期对光电导天线产生太赫兹波的研究和应用提供参考。     

光电导太赫兹天线及其研究进展

太赫兹科学技术是一门新学科,其关键技术是太赫兹波的产生。光电导天线是目前产生宽频带太赫兹波最重要的方法之一。光电导天线的几何结构对提高天线在太赫兹频段的效率、方向性、带宽等都非常重要。因此有必要对光电导太赫兹天线的各种几何结构和国内外研究进展做较为全面的评述,对其中存在的问题和解决思路进行分析,对未来研究发展的方向进行探讨。     

偏振可调的太赫兹光电导天线设计北大核心

提出了一种偏振可调的太赫兹光电导天线,其结构由四个弧形金属电极、低温砷化镓衬底和氮化硅抗反射涂层构成。通过对光电导天线的工作原理分析,可以发现弧形金属电极结构决定天线的辐射偏振,且衬底的载流子迁移率、载流子寿命和衬底材料对激光的吸收直接影响天线的辐射特性。利用COMSOL软件对该光电导天线进行建模仿真,其结果表明该光电导天线可以在45°方向倍增地辐射线偏振太赫兹波,且辐射强度相较于常规光电导天线提高了30%,辐射带宽高达10 THz。所设计太赫兹光电导天线具有偏振可调、结构简单和易于加工等特点,在太赫兹光谱检测领域具有广阔的应用前景。     

太赫兹光导天线阵列功率空间合成规律研究

采用天线瞬态辐射理论和数值仿真方法,分别研究了阵元个数、阵元间距、激励延迟等物理参量对光导天线阵列功率空间合成效率的影响。通过深入分析和对比文献报道的实验数据,发现在不考虑非线性饱和效应和电磁屏蔽的条件下,对于轴向排列的偶极子光导阵列,导致功率合成效率不高的重要原因主要源自:偶极子的方向性辐射、电磁能量空间耗散和非同步光激励。     

基于新电极的太赫兹光电导天线设计

提出了分别采用凹形电极和新叉指形电极的两种光电导天线,其电极产生的静电场电场强度是中间小而周围大,而激光光斑的光强是中间大而周围小,因此提高了衬底的抗击穿能力和光电流。相比于采用传统带状线电极的光电导天线,采用凹形电极的光电导天线产生的光电流提升了62%;相比于采用传统叉指形电极的光电导天线,采用新叉指形电极的光电导天线产生的光电流提升了41%。所设计的两种光电导天线都具有结构简单、便于加工且易与其他提高辐射功率的技术相结合的优点,其在成像、生物传感、通信和光电探测等领域有着重要的潜在应用价值。     

光电导THz源及其研究进展

THz科学技术是近20年来发展起来的一门新学科,其关键技术是THz波的产生和探测。本文介绍了光电导THz源的辐射原理和本领域的研究进展等,并简要分析了今后的发展方向。     

基于光纤光子晶体的高增益太赫兹光电导天线

研究了一种基于光纤光子晶体的高增益太赫兹光电导天线,利用腔体的高阶模式实现天线高增益。 首先,基于提出的光纤光子晶体高阶模式场分布,对光电导天线的辐射方向图进行有效预测分析。该高阶模式近似 于圆柱介质波导的HE11m 模式(m>1),可以同时调整光纤光子晶体高度与谐振频率,改变高阶模式的纵向场分布。 接着,利用介质波导理论,给出了光纤光子晶体在给定范围内谐振频率的解析计算方法。最后,对工作在上述高阶 模式下的光纤光子晶体光电导天线进行数值仿真分析。工作在HE118 模式下,光纤光子晶体高度为250 μm 的光电 导天线方向性可以达到15. 33 dBi。相比于传统基于半球硅透镜的太赫兹光电导天线,方向性提高了约3. 5 dBi。根 据仿真结果得出,在一定范围内利用光纤光子晶体的高阶模式,太赫兹光电导天线的增益可以明显提高。     

飞秒激光触发光电导天线产生太赫兹波的研究

研究了光电导天线产生太赫兹波的辐射特性,利用麦克斯韦方程及其边界条件,计算了近远场的电场强度;采用电磁波时域有限差分方法（FDTD）,在Matlab系统软件中,用C语言编写程序计算光电导偶极天线的辐射太赫兹波的空间电磁场分布,并在计算机上以伪彩色图形显示,这种电磁场的可视化结果为天线的设计和改进提供了直观的物理依据。     

用光电导天线产生太赫兹电磁波的饱和效应研究

根据半导体光电子学理论,分析了光注入非平衡载流子(电子-空穴对)的瞬态输运机理,研究了不同条件下的SI-GaAs光电导偶极天线太赫兹波辐射功率和辐射强度的饱和效应.结果表明其主要原因是在外加偏置电场作用下,光注入载流子出现了空间电荷电场屏蔽和辐射电场屏蔽现象,对提高太赫兹波辐射功率和辐射强度起到了遏制作用.对于电极间隙大小不同的天线,两种屏蔽效应的作用不同;在触发光能一定的情况下,照射光斑较大时屏蔽效应较小.     

基于整形飞秒激光脉冲泵浦光电导天线的宽带太赫兹辐射研究

飞秒激光脉冲泵浦光电导天线可以产生宽带太赫兹脉冲辐射。采用具有缓慢上升-快速下降整形脉冲包络的飞秒激光脉冲与光电导天线作用产生宽带太赫兹辐射,基于Drude-Lorentz模型计算了太赫兹辐射的规律,并讨论了激光脉冲脉宽和半导体载流子寿命对太赫兹辐射产生的影响。研究结果表明,尽管这种整形飞秒激光脉冲的能量有所损失,但是这种泵浦方式能够比普通飞秒激光脉冲泵浦光电导天线产生更宽的太赫兹辐射。该结果为实验上基于光电导天线产生宽带太赫兹脉冲辐射提供了新的思路