过模高功率太赫兹表面波振荡器优化设计

提出了一种新型过模高功率太赫兹表面波振荡器,其中慢波系统是由一段过模圆柱波导内壁沿圆周方向平行挖去若干个均匀环形槽构成,相邻槽间距固定不变.该结构较之传统的单模结构能有效降低管内电场强度,避免场击穿,提高系统的功率容量.同时,提出了一种基于表面波工作机制的综合选模方案,即通过电动力学结构选模及电子注参数选模相结合,使系统稳定工作于单模表面波状态,从而达到模式选择的目的.该方法能有效解决过模慢波系统内的模式竞争问题.利用2.5维粒子模拟程序UNIPIC对振荡器进行了物理设计和性能优化.得到了一套最优工作参数.在500 kV电子注电压、1.5 kA电子注电流条件下,模拟得到了42 MW的峰值功率输出,振荡频率高于0.14 THz,模式为TM01,信号的时域波形及频谱特性良好.     

金属刻槽太赫兹波导传输特性分析

波导型人工结构可用于实现太赫兹生物传感器——一种重要的太赫兹功能器件。太赫兹波导在太赫兹技术及应用领域具有重要意义。利用CST电磁仿真软件建模和分析了太赫兹波在空心金属矩形波导中的传输特性,比较了在空心金属波导内部进行刻槽和在空芯部分加载介质时不同入射频率的太赫兹波的S21参数,与太赫兹光谱实验结果进行了比较、分析和验证。     

半封闭半开放体系下不同演化程度干酪根的太赫兹光谱特性

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了灰色泥岩在半封闭半开放体系下经历不同生烃模拟温度、压力所得干酪根的光学性质,获得了不同干酪根样品在太赫兹波段的吸收谱和折射率,结合样品的镜质体反射率,建立了干酪根在不同演化阶段的生烃模式,分析了干酪根样品在地质升温速率下的自然演化过程及主生烃期,为研究烃源岩的演化及油气生成提供了参考．     

汽油的太赫兹时域光谱特性研究

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了不同型号汽油在0.28-2.1THz波段的光学性质,采用快速傅里叶变换得到样品的吸收谱和折射率谱.同时,运用傅里叶变换红外光谱装置测定了样品的中红外吸收谱.比较两种实验结果可知,不同型号汽油在太赫兹波段有明显的峰位位移和相对峰强改变,且吸收谱带展宽,说明样品在太赫兹波段比在中红外波段更具有吸收活性.太赫兹技术可作为中红外等光谱技术的互补手段,研究汽油组成的特性及鉴别其结构的细微变化等.     

两种太赫兹频率选择表面的透射特性分析

随着太赫兹技术的发展,在微波波段广泛使用的频率选择表面(FSS)器件结构也逐步被借鉴到太赫兹功能器件中。使用CST软件对矩形孔和圆孔两种结构的FSS进行仿真,并利用太赫兹时域光谱方法对FSS的透射特性进行测量。该文对多层结构FSS、介质加载FSS等结构进行一系列电磁仿真,探究FSS的敏感性。     

聚合物材料的太赫兹波传输特性测试及分析

本文测试了聚乙烯和聚丙烯这两种聚合物材料在太赫兹波段的光学参数,其中聚乙烯的最小吸收系数为2.8879×10-4cm-1,聚丙烯的最小吸收系数为3.7516×10-4cm-1。     

柔性C形开口谐振环的太赫兹异常透射研究

利用太赫兹时域光谱仪测试系统,研究了聚酰亚胺衬底上的C形开口环周期性结构在太赫兹波段的异常透射特性.结果发现,当入射太赫兹波的电场偏振方向垂直于金属开口时,变化的电场引起电感-电容(LC)共振,使其透射光谱呈现单峰特性;然而,当入射电场偏振方向平行于金属开口时,其透射光谱呈现出多峰性和周期性.通过对其电场能量分布和表面电流的分析发现,这种反常透射特性是由法布里-波罗腔效应和偶极子共振共同作用产生的.     

几种沉积岩的太赫兹光谱特性研究

本文采用太赫兹时域光谱技术,研究了5种沉积岩的透射光谱性质.实验显示,不同种类的沉积岩样品在太赫兹波段有明显的峰位位移和相对峰强改变,且各样品由于成分和含量的不同,也在透射太赫兹光谱上表现出了不同的吸收和折射性质.结果表明,太赫兹光谱技术可为鉴别分析沉积岩提供方法与技术支持,继而应用于油气开发和地质勘探领域.     

硅光子晶体光纤中太赫兹波的衰减特性分析

本文采用有限元法分析了太赫兹波在光子晶体光纤中的传输特性,并对比在不同空气孔径下,太赫兹波在光子晶体光纤中的场分布和衰减。当d/Λ=0.95时,太赫兹光子晶体波导的传输损耗达到0.0012dB/m,满足太赫兹波传输要求。     

三维狄拉克半金属的太赫兹双频超材料吸收器

基于三维狄拉克半金属（3D DSM）的载流子迁移率高、可调谐性好的优点,开展了太赫兹波可调谐双频吸收器（THz MMA）的研制工作.研究表明,通过破坏微结构的对称性,THz MMA可以在太赫兹波段实现近似完美吸收,并且随着非对称度的增加,吸收峰从1.322 THz蓝移至1.721 THz,调制深度为23.2%,共振峰Q因子接近20.此外,通过改变费米能级,3D DSM吸收器的共振谱线可以在很大范围内调节,如费米能级在0.05~0.15 eV内变化时,低频（高频）吸收峰在0.826~0.993 THz （1.098~1.371 THz）内调节,相应的调制深度为17%（20%）.该研究结果对于设计高性能的太赫兹波器,如探测器、滤波器、传感器件等很有帮助.     

基于多波段的太赫兹吸波体高灵敏传感器

基于目前多波段吸波器工艺复杂且波段较少,设计一种由两个开口谐振环所组成的多频段吸波体高灵敏传感器。采用时域有限积分法对其进行仿真分析。结果表明,所设计的传感器具有4个吸波率96%以上的吸收峰。在其表面附着一层待测物,改变其折射率,发现其各波段吸收峰的频率与折射率之间均呈现良好的线性特性,且在频率f=3.095 THz处具有较高的灵敏度915 GHz/RIU和较高的FOM值19。将其应用于不同浓度的葡萄糖溶液仿真检测,结果显示其可以有效传感3%、5%、7%、9%浓度的葡萄糖。此吸波体高灵敏传感器的出现可以避免吸收峰少所带来的分析物无法检测及检测精度较低等问题,为葡萄糖的检测提供一种新的手段。     

基于亚波长金属耦合腔光栅的太赫兹传感器

提出一种亚波长金属耦合腔光栅结构的太赫兹传感器。采用亚波长矩形腔结构单元,设计了谐振腔级联耦合的金属亚波长光栅。利用谐振腔与光栅导模共振的相干耦合作用,产生高品质因数的类电磁诱导透明模,形成腔诱导太赫兹波异常反射现象。异常反射模表现出显著的局域场共振增强效应,大大提升太赫兹波对分析物的感测能力。数值仿真表明,太赫兹波正入射的传感灵敏度可达到6-22THz/RIU,品质优值可高达55-152,同时具有宽达50°工作角的太赫兹感测能力,可适应大孔径角太赫兹波束的传感操作。     

太赫兹技术与在太赫兹波段的超光速研究

首先综述了太赫兹电磁辐射的性质和特点、太赫兹电磁辐射的产生和探测、以及太赫兹技术的应用。文章重点介绍了太赫兹波段的超光速研究进展，这里以介绍英国Strathclyde大学Klaas Wynne等人的若干实验结果为主。     

太赫兹技术与在太赫兹波段的超光速研究

首先综述了太赫兹电磁辐射的性质和特点、太赫兹电磁辐射的产生和探测、以及太赫兹技术的应用.文章重点介绍了太赫兹波段的超光速研究进展,这里以介绍英国Strathclyde大学Klaas Wynne等人的若干实验结果为主.     

冰雨环境下太赫兹波传输特性研究

基于Mie理论,并考虑水凝物粒子尺寸分布,研究了降雨、冰晶粒子以及冰雨混合环境下引起的太赫兹波传播衰减,分析了不同强度降雨环境下、不同形状参数冰晶粒子环境下和冰雨混合环境下太赫兹波的传输特性。结果表明,随着频率的增大,太赫兹波的雨衰先增大后减小。另外,太赫兹波在冰晶粒子环境下的衰减也呈现先增大后减小的规律。此外,冰晶粒子的形状参数对太赫兹波衰减影响不大。     

临近空间等离子体鞘套对太赫兹波传播特性分析

针对高超声速飞行器在临近空间巡航时出现的通信"黑障"问题,根据RAM C提供的飞行试验数据,建立一维等离子体鞘套模型,通过数值计算分析了等离子体与太赫兹波的相互作用机理,并从等离子体厚度、等离子体电子密度、等离子体碰撞频率和太赫兹波入射角等条件得到了太赫兹波在等离子体鞘套中的传输特性曲线。仿真结果表明:把太赫兹波段作为临近空间平台通信,有利于解决"黑障"问题,其中在大气窗口0.22THz处的衰减均在30dB以下。此论证结果可为临近空间平台设计的高超声速飞行器选用通信频段时提供参考。     

润滑油的太赫兹波段光学与光谱特性研究

采用太赫兹时域光谱（THz-TDs）测试和近红外光谱测试相结合的方法,研究了不同种类的润滑油在0.3-1.6THz波段的光学性能和光谱特性。实验结果得到润滑油在太赫兹波段比在近红外波段更具有吸收活性,不同种类的润滑油可以根据其在太赫兹波段的特征谱进行鉴别。太赫兹时域光谱技术在润滑油分析领域的应用表明,该技术将在石油领域产生重大影响。     

太赫兹光子晶体光纤单模传输特性的研究

利用全矢量有限元法并结合损耗理论对全内反射型太赫兹光子晶体光纤的单模传输带宽进行了深入的研究。结果表明,光纤的限制损耗以及单模传输带宽可以通过改变光子晶体光纤的占空比、空气孔间距、空气孔层数等结构参数进行灵活的调节,并与其他文献利用归一化频率法得到的结果相吻合。     

一种新型传感器的圆环检测算法研究

在工业测量领域中,测量精度是尤为关键的指标,旋转对称三角传感器可以将物体的测距转化为测量成像圆环的半径.文章针对旋转对称三角传感器得到的圆环图像,在快速定位圆心和半径的基础上,利用亚像素定位技术,在亚像素级别进一步精确检测出圆心和半径;选择合适的亚像素算法建立适当的目标函数,圆环检测问题最终被归结为多参数无约束优化计算问题;介绍了用于圆环检测的3种优化算法,并通过实验分析比较3种优化算法的检测精度和性能.     

偏心圆环及同心圆-椭圆环微带天线的谐振特性

为研究偏心圆环及同心圆-椭圆环微带天线的谐振特性,运用了一种以对同心圆环微扰为基础的计算方法,计算的谐振波数值与参考文献作了比较,在小偏心率的情况下,一致性很好。