發(fā)布時間：2018-01-11 06:30

  本文關鍵詞：新型太赫茲反諧振聚合物波導研究　出處：《首都師范大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 太赫茲 寬頻透射譜 聚合物 反諧振波導 傳輸損耗 彎曲損耗

【摘要】：隨著太赫茲(THz)技術的不斷發(fā)展,太赫茲波導作為太赫茲波傳輸器件—直是研究的熱點,而波導的低損耗與可彎曲性是太赫茲傳輸研究所追求的最終目標。相比較于傳統(tǒng)波導,太赫茲聚合物空芯波導在這兩方面都有比較明顯的優(yōu)勢。因此,基于聚合物材料研究太赫茲波導特性,對于研制太赫茲波段導波器件具有重要的實際應用價值。 本論文對幾種典型太赫茲波導的研究動態(tài)和波導應用前景進行了論述和總結,并根據(jù)波動方程和電磁波的邊界條件,對幾種不同結構的太赫茲反諧振波導進行了Comsol Multiphysics數(shù)值模擬,并利用太赫茲連續(xù)波系統(tǒng)和太赫茲脈沖系統(tǒng)(太赫茲時域光譜系統(tǒng))對這幾種結構的太赫茲反諧振波導的傳輸損耗特性及寬光譜傳輸特性進行了研究,得到了它們在太赫茲波段的透射頻譜,證實了反諧振現(xiàn)象的存在,并嘗試在此基礎上進行傳感研究,為物質(zhì)在太赫茲波段的檢測提供了可行的方法；同時,合作提出并搭建了一種適于不同長度波導的寬光譜探測系統(tǒng)。 本論文的具體工作如下： (1)根據(jù)波導傳輸理論和有限元理論,利用Comsol Multipnγsics4.3b模擬軟件對不同結構的聚合物太赫茲波導進行了數(shù)值仿真,總結了一種可行的波導數(shù)值模擬方法。 (2)利用自行搭建的太赫茲時域光譜系統(tǒng)(THz-TDS)對Si02管型波導、PMMA管型波導及自支撐結構波導等太赫茲波導進行了太赫茲寬光譜測量,得到了相應的時域、頻域和透射譜,證實了反諧振現(xiàn)象的存在,并結合理論和數(shù)值模擬結果,對實驗結果進行了分析和討論。同時,搭建二氧化碳太赫茲激光器連續(xù)波探測系統(tǒng),對兩種結構波導的太赫茲傳輸特性進行探究,得到了它們的典型傳輸模場、傳輸損耗和彎曲損耗等特性。 (3)根據(jù)反諧振傳感模型,嘗試利用反諧振聚合物波導在搭建的太赫茲時域光譜系統(tǒng)上進行傳感實驗。 (4)合作提出并搭建一種新型THz-TDS太赫茲波導測試系統(tǒng),以實現(xiàn)適于不同長度波導的寬光譜探測,該系統(tǒng)的探測長度約為50cm。 總之,本論文通過理論分析和實驗測量對聚合物反諧振太赫茲波導的傳輸和傳感特性進行了研究,為低損耗與可彎曲的太赫茲傳輸器件的設計提供了依據(jù),并對反諧振波導的潛在應用提供了方向。同時,通過搭建太赫茲波導探測系統(tǒng),為未來波導的寬頻譜特性探測提供了可行的方法。
[Abstract]:With the development of terahertz ( THz ) technology , the terahertz waveguide is the hotspot of the research , and the low loss and flexibility of the waveguide are the ultimate goal pursued by the terahertz transmission research institute . Compared with the traditional waveguide , the terahertz polymer hollow core waveguide has obvious advantages in both aspects . Therefore , the terahertz waveguide characteristic is studied based on the polymer material , and the terahertz wave - wave guide wave device has important practical application value for the development of the terahertz wave band waveguide device . Based on the wave equation and the boundary conditions of the electromagnetic wave , the transmission loss characteristics and the broad spectrum transmission characteristics of the terahertz anti - resonance waveguides with different structures are studied . The transmission spectra of the terahertz anti - resonance waveguides in the terahertz wave band are obtained , the existence of the anti - resonance phenomenon is confirmed , and a feasible method is provided for the detection of the terahertz wave band by the terahertz continuous wave system and the terahertz pulse system ( terahertz time domain spectroscopy system ) , and a wide spectrum detection system suitable for different length waveguides is proposed and built . The work of this paper is as follows : ( 1 ) Based on the theory of waveguide transmission and finite element theory , the numerical simulation of polymer terahertz waveguide with different structures is simulated by Comsol Multipn 緯 sics4 . 3b simulation software , and a feasible method for numerical simulation of waveguide is summarized . ( 2 ) The THz time domain spectroscopy system ( THz - TDS ) is used to measure the terahertz bandwidth of the Si02 tube type waveguide , the PMMA tube type waveguide and the self - supporting structure waveguide , so that the corresponding time domain , frequency domain and transmission spectrum are obtained , the existence of the anti - resonance phenomenon is confirmed , and the experimental results are analyzed and discussed in combination with the theoretical and numerical simulation results . ( 3 ) According to the anti - resonance sensing model , the anti - resonant polymer waveguide is used to carry out the sensing experiment on the constructed terahertz time - domain spectroscopy system . ( 4 ) A new THz - TDS terahertz waveguide test system is proposed and built to realize wide spectrum detection suitable for different length waveguides , and the detection length of the system is about 50 cm . In conclusion , this paper studies the transmission and sensing characteristics of the polymer anti - resonant terahertz waveguide by theoretical analysis and experimental measurement , and provides a basis for the design of the low - loss and flexible terahertz transmission device , and provides a direction for the potential application of the anti - resonant waveguide . Meanwhile , a terahertz waveguide detection system is built , and a feasible method is provided for the wide - spectrum characteristic detection of the future waveguide .

【學位授予單位】：首都師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN814

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本文編號：1408512