太赫兹过模传输线损耗研究

太赫兹波的频率较高,在波导传输中损耗较大。本文采用微扰法对太赫兹波在矩形波导和圆波导中传输时的损耗进行了理论分析,并对矩形波导与圆波导中不同频率,不同尺寸以及不同模式的衰减特性进行了比较,结果表明采用圆波导TEo。模传输可获得最小的衰减。     

低损耗传输太赫兹波的Topas多孔纤维设计

以新型聚合物材料Topas环烯烃共聚物（COC）为基质,设计了一种能够低损耗传输太赫兹波的多孔纤维。应用全矢量有限元方法对传输特性的研究结果表明,该Topas多孔纤维在太赫兹波段具有宽带低损耗、低色散的特性:0.4~1.5 THz范围内的损耗小于0.2 cm-1;0.48~1.5 THz范围内的色散为1.80.3 psTHz-1cm-1。所设计的多孔纤维兼顾了结构简单、易于制备的特点。研究结论为Topas太赫兹波导的制备提供了理论指导。     

消色差复合宽带太赫兹波片的优化设计

采用模拟退火算法设计了0.2～2.0THz和0.2～3.0THz两个波段下的消色差复合太赫兹λ/4波片,在0.2～2.0THz波段内实现了波片相位延迟偏差小于2%,在0.2～3.0THz波段内波片相位延迟偏差小于4%。系统分析了不同石英玻片个数对消色差复合太赫兹波片的消色差性能以及厚度和损耗等关键参量的影响。分析表明,随着石英玻片个数的增加,波片的消色差性能也会变好,在相应太赫兹波段相位延迟失谐量也随之减小;但同时,波片的厚度也随之增加,导致对太赫兹波的损耗增加。在0.2～2.0THz和0.2～3.0THz范围内,太赫兹λ/4波片采用5个玻片为最佳,此时可以获得较好的消色差性能,同时波片的厚度和损耗也在可实际应用范围内。     

用于太赫兹频段的矩形波导腔加工工艺北大核心

介绍了一种用于太赫兹频段的矩形波导腔的设计和加工工艺。利用Comsol Multiphysics软件对射频器件中心频率为0.4 THz时,横电波(TE10波)在矩形波导腔中的传播进行了仿真。仿真结果表明,波导口尺寸设计为0.56 mm×0.3 mm时,电磁波在该波导中的传输损耗较小,插入损耗S21接近-1 dB,回波损耗S11小于-30 dB。该结构利用牺牲层技术制备。采用SU-8环氧基负性光刻胶作为介质层,低转速多次旋涂AZ50XT形成牺牲层结构,制备出矩形波导腔结构。该波导腔结构内壁表面平整,侧壁垂直度为87.7°,上层结构和侧壁之间结合紧密,为实现波导腔结构的加工提供了一种新的途径。     

太赫兹传输波导器件研究进展

随着太赫兹技术的发展,太赫兹传输波导器件的研究成为待解决的重要问题之一。太赫兹波位于微波与红外光之间,寻找高效的传输、耦合器件一直是研究人员的目标。主要介绍了太赫兹传输波导研究现状,并总结了各类型太赫兹波导的优势与不足。根据材料与结构分别对金属波导、介质波导的研究进展进行了分析。其中金属波导包括裸金属线波导、微结构波导、空芯波导以及平板波导,介质波导包括介质空芯波导、多孔芯波导以及微结构波导。最后分别对太赫兹传输波导未来需要解决的研究方向进行了展望。     

二氧化钛光子晶体波导的太赫兹波传输特性

本文应用时域有限差分法研究了二维二氧化钛光 子晶体波导的禁带范围和太赫兹波的 传输特性,分别设计了带隙宽度为0.226 THz 、0.2728 THz和0.316 THz的直线型、直角型和T 型二氧化钛光子晶体波导结构。研究发现,相比传统波导,本文设计的二维二氧化钛光子晶 体波导不仅在直线路径中有较高的太赫兹波传输效率,而且在转角的路径中也有很高的太赫 兹波传输效率。此研究结果为太赫兹器件的设计和制作提供重要理论依据,为高速宽带无线 通信系统的发展提供重要理论借鉴。     

序言——加强太赫兹科学技术基础和应用研究

太赫兹（Tera—Hertz,THz）波是指频率在0．1THz～10THz（波长在3mm～30μm）范同内的电磁波,该频段介于毫米波与远红外光之间,是一个人类尚未充分认知和利用的频段。同微波相比,亚太赫兹和太赫兹波具有高出1～4个数量级的带宽,同光波相比,太赫兹波具有更高的能量转换效率和炯雾穿透能力,因此太赫兹波作为通信和雷达的新手段,可以极大地提高通信系统的容量和雷达的分辨率,以及保密性和抗干扰抗截获性能等。太赫兹波具有比X射线更低的能级和对非金属材料的穿透性,可以广泛应用于医学成像、安检、材料检测与结构分析、特殊过程测量等领域。     

太赫兹波在砷化镓波导中的产生与传输

为提高太赫兹(THz)波的产生效率,研究了飞秒激光与GaAs 晶体的相互作用。首先研究了块状GaAs 晶体中泵浦光与THz 波间的相位匹配,结果显示泵浦光的群折射率曲线与THz 波的折射率曲线不存在交点,表明了块状晶体结构中相位失配问题的存在;然后设计了四种不同尺寸的波导结构,根据波导理论计算了波导结构在0.1~6 THz 波段的折射率,并结合波导的吸收和色散参数分析了THz 波在晶体中的最佳传输距离。研究结果表明,GaAs 波导结构能够有效增大泵浦光与THz 波的相位匹配程度,从而提高飞秒激光与晶体耦合过程中THz 波的产生效率。研究为基于飞秒激光与GaAs晶体相互作用的高效THz 产生技术提供了理论依据。     

太赫兹宽谱聚合物波导及其传感应用

利用太赫兹时域光谱系统对三种反谐振波导的太赫兹谱进行了研究, 这三种波导分别是PMMA管型波导, PMMA自支撑结构波导和SiO2管型波导.该研究验证了三种波导的太赫兹传输基于反谐振理论, 并在实验上实现了PMMA自支撑结构波导超过2 THz的宽光谱传输.同时, 对基于反谐振原理的太赫兹物质传感进行了理论和实验分析, 为物质探测提供了一种可行的手段.     

太赫兹宽谱聚合物波导及其传感应用（英文）

利用太赫兹时域光谱系统对三种反谐振波导的太赫兹谱进行了研究,这三种波导分别是PMMA管型波导,PMMA自支撑结构波导和SiO_2管型波导.该研究验证了三种波导的太赫兹传输基于反谐振理论,并在实验上实现了PMMA自支撑结构波导超过2 THz的宽光谱传输.同时,对基于反谐振原理的太赫兹物质传感进行了理论和实验分析,为物质探测提供了一种可行的手段.     

A dielectric rod waveguide coupled with metal rectangular waveguide

Measurements have been done in the millimeter wave region on a composite waveguide which comprises a dielectric rod waveguide connecting two metal rectangular waveguides. Such a waveguide has been used by us in a Josephson harmonic mixer installed in a small metal cryostat, to prevent the thermal invasion from outside environment and to transmit both signal and LO waves with small losses. The measured transmission loss, that is caused mainly by the coupling loss between metal rectangular waveguides (TE₁₀ mode) and a dielectric rod waveguide (HE₁₁ mode), has been less than 2dB in the frequency range of 52–104 GHz.     

基于石墨烯的太赫兹波调制器

石墨烯由于其优异的电学性能,在微波、毫米波、太赫兹波等领域显示出潜在的应用前景。本文设计了毫米波和亚太赫兹波频段的基于石墨烯的相位和幅值波导调制器。该石墨烯调制器可以通过调节石墨烯的表面阻抗来调控电磁波在波导中传播的振幅和相位;分析了石墨烯片的长度和位置对电磁波在波导中的透射和反射系数的影响,同时还分析了石墨烯化学势对电磁波在波导中传输和反射的影响。结果表明,通过调节石墨烯片的长度及其在矩形金属波导中的位置,可以调控调制器的反射系数、透射系数和透射相位调制范围,并满足器件级应用需求。     

矩形缺陷光子晶体太赫兹波波导的慢波特性

设计了一种工作于太赫兹波段的矩形孔缺陷光子晶体慢波波导。首先分析三角空气孔型光子晶体的带隙特性,引入线缺陷形成波导,并将邻近缺陷空气孔设为矩形,通过分析矩形孔尺寸对波导的带隙结构、群速度的影响,确定孔尺寸;研究缺陷宽度对缺陷模式的影响,并通过优化将缺陷模式频率移到目标频率338 GHz处,最终在布里渊边界处实现了c0/1543(c0=3×108m/s)的低群速度,证明了矩形缺陷光子晶体太赫兹波导良好的慢波特性。     

太赫兹波导发展现状与展望

太赫兹波具有良好的穿透性、低能性和宽带性,在高速空间通信、环境监测、外差探测、医学探测、无损检测和国防安全等领域具有重要的应用前景。波导传输技术和功能器件是太赫兹系统不可或缺的重要组成部分,太赫兹波导的性能决定了太赫兹系统的信号传输效率和集成度,引起人们的研究兴趣。近年来,太赫兹波导的发展取得了长足的进步,从普通的金属空心波导到金属线波导、介质光纤,再到最近的人工表面等离激元波导、石墨烯、铌酸锂等新型波导,它们展现出了各自的优势,令人振奋。该综述全面介绍了太赫兹波导领域的发展及研究近况,并对其未来应用进行了展望。     

矩形波导中主模电磁波传播特性研究

矩形波导主模电磁波是波导传输中使用最多的模式。为了能深入了解其传播特征。从波导的截至波长入手,讨论了电磁波单模传播的条件。得出结论：主模传播需要电磁波波长和波导尺寸之间满足一定关系。推导出主模电磁波的场方程,利用该场方程,结合一定尺寸的矩形波导管,模拟出一定频率的主模电磁波分布图,进而总结了主模电磁波传播的主要特征。这...     

无线通信应用太赫兹技术研究进展

在过去的几年里,由于不同频段电磁频谱的传播特性差异、对带宽需求以及技术利用能力提升,无线通信应用的电磁频谱不断提高。在通信领域,为满足无线数据传输需求的爆炸性增长,特别是5G通信的发展,毫米波中低频段应用已经成功实现工程化并开始商业化。而对于以光波为载体的更高频率电磁波的光通信,也已经发展了几十年。在常规无线电波(毫米波)与常规光学(远红外)之间,存在着一段长期未能有效利用的空闲频谱资源,目前被统称为太赫兹频段(0.1~10 THz)。太赫兹频段在高速无线通信领域具备明显优势,成为有潜力的6G通信核心技术。可以预见,对这项技术的使用将助力6G通信实现网络全覆盖、高度智能化及网络安全性全面提升的愿景。文章主要关注通信领域,重点介绍了太赫兹频段的特点、构建太赫兹系统功能的器件类型与工艺集成实现技术。最后,预测了太赫兹通信技术的一些应用场景,进而显示出该技术对通信领域和人们日常生活的促进作用。     

基于超材料的连续太赫兹波透射特性研究

以基于超材料的太赫兹波透射为目的,设计并制作了四种亚波长开环共振（SRR）超材料。采用连续太赫兹波作为入射激光源,实验测量了它们在1.04 ~4.25 THz波段的功率透射属性,并采用CST Studio进行仿真,结果显示这些超材料存在一个位于2.52 THz的全局透射峰和多个局部透射峰。全局透射峰与SRR阵列的微结构和图形配置等参数有关。为了寻找一个具有较高透射效率的太赫兹感应阵列,比较了四种不同超材料微结构的归一化功率透射性能和感应差别。从这些差别中找到特定图案配置的超材料器件用于太赫兹波感应具有借鉴意义。     

A band-stop filter designed on a ridge waveguide with pin resonant elements

Results of the electromagnetic analysis of single pin resonant elements in ridge rectangular waveguides are presented. The equivalence of scattering characteristics of pin elements and thin flat transverse diaphragms is shown. Electromagnetic fields and cutoff wave numbers of ridge waveguides are determined by the partial domain method taking into account the field singularity at the edge. Results of the synthesis of a three-resonator band-stop filter with a stopband of 7.5% and a passband reflection level of no more than–20 dB in the entire waveguide operation band are presented.