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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），波长在0.03-3mm范围内的电磁辐射。其波段介于红外线和毫米波之间，在电磁波谱上处于一个相对特殊的位置，它是从宏观电子学向微观光子学过渡的频段，是目前人们尚未完全利用和认知的电磁波段，是目前引起国际上备受关注的尖端技术领域，具有很大的研究价值。当光波在真空中以某一固定方向传输时，遇到障碍物会产生绕射的现象，称为衍射。衍射是自然界中最常见到的光学现象之一，然而在诸多工程技术应用中，例如激光准直、精密测量、激光加工等领域，人们希望获得一个能在传输过程中不会因为衍射发生扩散的光束，即＂无衍射光束＂。无衍射光束具备在自由空间传输时，横截面上的光场不会随传输距离发生改变，而且光场高度局域化，中心光斑小以及自修复等一系列独特的特征，这对太赫兹成像应用是极具有吸引力的。 本论文的主要实验研究内容和成果如下： 1、研究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 7 1.3 本文主要工作 9 2 太赫兹多轴棱锥系统 10 2.1 太赫兹多轴棱锥系统简介 10 2.2 太赫兹无衍射波束的产生和投送 10 2.3 本章小结 11 3 FDTD仿真系统的设计与仿真 11 3.1 系统整体结构 12 3.2 系统部件设计 13 3.3 系统使用方法 15 3.4 系统的优化处理 16 3.5 本章小结 18 4 数据处理与分析 18 4.1 图像获取与处理 18 4.2 数据获取与处理 25 4.3 结果分析 26 4.4 本章小结 26 5 总结与展望 27 5.1 全文总结 27 5.2 对未来的展望 28 致谢 30 |
