太赫兹波差频产生与太赫兹波热探测的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 陆金星 |
| 答辩日期 | 2012-05-25 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 沈学民 ; 黄志明 |
| 关键词 | 太赫兹波 非线性光学差频 硒化镓 热探测器 碲镉汞 |
| 学位专业 | 电磁场与微波技术 |
| 英文摘要 | 太赫兹波的产生与探测是太赫兹科学技术研究领域的重要内容，随着太赫兹波在航天遥感、成像、安检和通信等领域应用的不断发展，对产生和探测技术提出了越来越复杂多面的要求。利用非线性光学差频产生太赫兹波的方法具有结构简单，产生功率高，可调范围宽，单色性好，可室温工作等优点，是太赫兹波产生的重要方法之一。在太赫兹探测方面，使用窄禁带半导体进行太赫兹热探测具有可室温工作、响应速度快、探测灵敏、可阵列集成和小型化等特点，国内还未见研究报道。本文围绕太赫兹差频产生和太赫兹快速热探测技术进行初步分析和探索研究，主要内容和创新点如下：1. 从非线性光学差频耦合方程出发，以GaSe晶体I类共线方式差频产生太赫兹波为模型，从理论上详细地分析了相位失配、材料吸收对差频产生功率的影响，提出确定最佳晶体长度的方法。2. 以Nd:YAG激光器和窄线宽OPO作为泵浦光源，利用GaSe晶体差频产生了可宽调谐的16.1-26.5 μm中红外和0.22-4.4 THz的太赫兹脉冲信号，太赫兹差频功率转换效率达到2.8×10-5。通过傅里叶光谱仪步进扫描方法测量了差频波长和线宽特性，线宽优于0.5 cm-1。提出基于外部级联二次差频方法来提高太赫兹波差频转换效率的方法。3. 理论研究了ZnGeP2、CdSe、AgGaS2、AgGaSe2晶体用于非线性差频产生太赫兹辐射的可行性。计算得到这四种晶体在使用1064 nm波长激光泵浦下通过I类和II类相位匹配方式差频的相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角，并与GaSe晶体进行了比较。4. 实验研究了窄禁带半导体碲镉汞Hg1-xCdxTe材料实现太赫兹热探测的能力。设计制作了天线耦合组分x=0.212的n型掺杂Hg1-xCdxTe薄膜微探测器原型器件，在室温条件下获得了碲镉汞热探测器对于37.5 GHz和150 GHz信号的响应特性。探测器等效噪声功率接近现商用太赫兹室温探测器，响应速度显著优于Golay探测器。5. 计算仿真了探测器耦合天线的增益和阻抗特性。通过HFSS软件仿真研究了多种耦合天线在30-45 GHz和120-180 GHz频率范围内的天线阻抗、电压驻波比、辐射方向图等参数特性，为优化平面耦合天线的性能提供数据指导。 |
| 学科主题 | 红外系统与元部件 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5470]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陆金星. 太赫兹波差频产生与太赫兹波热探测的研究[D]. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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