【摘 要】
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光电导天线（Photoconductive Antenna,PCA）是太赫兹成像、光谱系统的重要部件,对太赫兹时域光谱（Terahertz Time Domain Spectroscopy,THz-TDS）系统性能影响较大。论文研究的偏振可调光电导天线可输出多个偏振方向的太赫兹波,在检测太赫兹波段的光学各向异性材料领域有广阔的应用前景。本论文首先分析光电导天线的发展背景和国内外研究现状,阐述光电导
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光电导天线（Photoconductive Antenna,PCA）是太赫兹成像、光谱系统的重要部件,对太赫兹时域光谱（Terahertz Time Domain Spectroscopy,THz-TDS）系统性能影响较大。论文研究的偏振可调光电导天线可输出多个偏振方向的太赫兹波,在检测太赫兹波段的光学各向异性材料领域有广阔的应用前景。本论文首先分析光电导天线的发展背景和国内外研究现状,阐述光电导材料的跃迁过程、半导体中载流子运动的漂移扩散模型以及天线电磁辐射理论。其次,通过比较“传输线型”、“工型”和“蝶型”三款传统光电导天线的结构优势和辐射性能,选择“传输线型”结构作为偏振可调太赫兹光电导天线的基础结构,设计了第一款电极结构为等腰梯形的偏振可调太赫兹光电导天线。该天线在0°、90°、180°和270°所辐射的太赫兹波电场强度为0.53 V/mm,频谱带宽为0.8 THz;在45°、135°、225°和315°所辐射的太赫兹波电场强度为0.6 V/mm,频谱带宽为0.8THz。接着,对等腰梯形电极的偏振可调光电导天线进行改进和优化,设计了第二款电极结构为弧形的偏振可调太赫兹光电导天线,该天线具有更大的频谱带宽,其太赫兹波频谱带宽为2.5 THz。同时,还利用漂移扩散理论,分析了太赫兹的辐射性能与偏压大小、载流子迁移率和载流子寿命的关系,利用电磁辐射理论分析了电极长度对辐射性能的影响。最后,考虑加工的成本,对低成本等腰梯形电极的偏振可调光电导天线进行了加工与测试,该光电导天线的辐射电场强度较强,太赫兹信号更容易被探测。将加工光电导天线的测试结果与仿真结果进行了对比分析,排除封装和误差原因,测试结果与仿真结果吻合度较高。综上所述,本论文设计的偏振可调太赫兹光电导天线具有良好的辐射性能,在检测光学各向异性材料领域具有潜在的应用价值。
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