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| 太赫兹多轴棱锥系统研究 摘要 太赫兹波（Terahertz Wave , THz）通常是指电磁频率在0.1THz-10THz（1THz=1012Hz，波长介于0.03-3mm）范围内的电磁辐射。其波段介于毫米波和红外线之间，在电磁波谱上处于相对特殊的位置，它是从宏观电子理论向微观光子理论过渡的区域，是目前人们尚未完全利用和认知的电磁波段，并且在国际上备受人们关注，具有很大的研究价值。衍射是指波在传播过程中遇到障碍物或者狭缝时发生的一系列现象。衍射效应在日常生活中是经常能被发现的，然而在许多工程应用中，比如激光对准、精密测量、激光加工等范畴内，我们希望在光波的传输过程中，光束不会因为衍射而发生扩散，即得到一种＂无衍射光束＂。无衍射光束在自由空间传输的时候，截面上的光场不会随传输距离发生改变，并且光场高度局域化，中心光斑小，还具有自修复性，这对太赫兹成像应用是极具有吸引力的。 本文的主要研究内容和实验成果如下： 1、认真学习了太赫兹技术理论知识，然后研究了Bessel光束的特性及产生方法，并由此在单轴棱锥基础上优化结构，设计了一个多轴棱锥结构形成一个多参数可调的、起点位于器件之后一段距离的、长距离的无衍射波束。 2、通过使用Lumerical FDTD Solutions软件设计了多轴棱锥仿真系统，并调制参数，进行多轴棱锥结构的FDTD仿真，并总结整理了仿真数据。 3、根据原理图搭建了本实验多轴棱锥系统，进行实验验证与仿真结果是基本一致的。 关键词：太赫兹波；贝塞尔光束；轴棱锥； 目录 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 1 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 贝塞尔光束 3 1.2.1 贝塞尔光束的发展 3 1.2.2 贝塞尔光束的产生方法 4 1.2.3 贝塞尔光束的应用 6 1.3 本文主要工作 8 2 太赫兹多轴棱锥系统 9 2.1 太赫兹多轴棱锥系统简介 9 2.2 太赫兹无衍射波束的产生和投送 9 2.3 本章小结 10 3 FDTD仿真系统的设计与仿真 10 3.1 系统整体结构 11 3.2 系统部件设计 12 3.3 系统使用方法 14 3.4 系统的优化处理 15 3.5 本章小结 17 4 数据处理与分析 17 4.1 图像获取与处理 17 4.2 数据获取与处理 24 4.3 结果分析 25 4.4 本章小结 25 5 总结与展望 26 5.1 全文总结 26 5.2 对未来的展望 27 致谢 29 参考文献 30 |
