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太赫兹波(terahertz wave)是指波长位于300μm—30μm(1THz—10THz)的电磁辐射,它在频率资源谱上位于毫米波高端和红外之间。由于其具有许多独特的性质,太赫兹波具有重大科学应用前景,近年来逐渐成为研究热点。
本文从固态电子学和准光学技术入手,研究0.2TH成像技术。研究利用0.2THz电磁波对样品内部结构进行无损探测的相关技术。具体研究成果如下:
1)设计、仿真和建立0.2THz连续波成像实验系统。本系统采用耿氏振荡器作为太赫兹波源,采用双模喇叭天线、离轴反射面对高斯波束进行辐射、聚焦变换、接收等。系统分辨率为4mm,系统体积约为10cm*15cm*30cm。本系统对开展利用太赫兹波进行无损探测等工作具有重要意义。
2)设计、仿真和加工0.2THz圆锥双模喇叭天线。本文采用台阶式跳变的剖面结构实现太赫兹双模喇叭天线。研究表明这种结构的双模喇叭天线的E面和H面的等化波瓣为—11dB,旁瓣电平小于—30dB;辐射方向具有良好的轴对称性,可以用来辐射高斯波束。并且加工精度要求相对于波纹喇叭天线下降30%,实现了该天线的国产化。
3)理论研究常见材料太赫兹波吸收特性,并以棉衬衣(Cotton),粗斜纹棉衣(Denim)、帷帐(Drapery)等为样品,利用遗传算法(GA)来确定样品的电磁响应物理模型,并由此模型计算出样品对太赫兹波的吸收特性。研究表明,文中理论计算所得数据和实验值吻合。这对研究常见材料太赫兹波吸收机理的理论研究具有一定意义。