太赫兹回旋管模式变换器与同轴输出结构的分析

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：叵童：翌圭日期：渺艿年1月洱目关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本

2、人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：照兰董导师签名：第一章绪论1．1太赫兹波的发展现状及其应用“太赫兹波"(TerahertzWave)是指频率在(O．1．IO)THz(波长为300旺30微米)范围内的电磁波，1THz=1012Hz。太赫兹有以下两方面的意义：1．THz所处的位置正好处于科学技术发展相对较好的微波毫米波与红外线光学之间，形成一个相对落后的“空白"。2．THz的长波方向，

3、主要依靠电子学(Electronics)科学技术，而THz的短波长方向则主要是光子学(Photonics)科学技术，从而在电子学与光子学之间形成一个间隙。可见，太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置【l】。1．1．1太赫兹辐射的主要特征(1)量子能量和黑体温度很低。(2)许多生物大分子，如有机分子的振动和旋转频率都在THz波段，所以在THz波段表现出很强的吸收和谐振。(3)THz辐射能以很小的衰减穿透物质如陶瓷、脂肪、碳板、布料、塑料等，因此可用其探测低浓度极化气体，适用于控制污染。THz辐射可无损穿透墙壁、布料，使

4、得其能在某些特殊领域发挥作用。(4)THz的时域频谱信噪比很高，这使得THz非常适用于成像应用。(5)带宽很宽(0．1—10T)Hz。(6)很短的THz脉冲却有着非常宽的带宽和不同寻常的特点。(7)由于THz的频率很高(波长比微波小1000倍以上)，所以其空间分辨率很高。又由于脉冲很短(飞秒)，THz辐射具有很高的时间分辨率。THz成像技术及THz波谱技术就构成了THz应用的两个主要关键技术。(8)THz的能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比，它又有很大的优势。1．1．2太赫兹辐射的应用前景A．科学研究

5、的新的强有力的新方法电子科技大学硕士学位论文(1)THz波不仅可以成像而且可以作为一种特殊而有效的探针，对物质内部进行深入研究，提供关于物质的化学及生物成分、波谱特性、THz标记、量子互作用过程等重要信息。(2)THz在等离子体检测方面也有重要的优势。利用THz辐射可以探测出高温、高密度等离子体中密度的空间分布。B．THz技术对国民经济发展将起着重要的推动作用(1)THz在生物医学上的应用具有很大的吸引力。在皮肤癌的诊断和治疗，DNA的探测，THz的医学应用，THz断层成像，THz生物化学应用，药物的分析和检测等方面

6、都显示了其强大的功能和成效。基于对蛋白质及基因特性等的研究，可建立起THz生物分子诊断技术。从而极大推动分子生物学的发展，并在医疗及药品的研制鉴定方面有很大的应用前景。(2)由于生物大分子的振动和转动频率均在THz波段，而THz辐射技术又可提取DNA的重要信息，因此，THz在植物，特别是粮食选种，优良菌种的选择等方面可以起重要的作用。(3)THz辐射可以穿透烟雾，又可检测出有毒或有害分子，所以在环境监测和保护方面可以发挥重要作用。据报道，THz环境监控设备(利用C02激光作为泵源产生的2．5THz)己安装在美国卫星上

7、。C．研究THz技术本身就是一门重要的学科如各种THz辐射的产生机制、超短脉冲THz的传播和传输、THz与物质的相互作用等。1．1．3基于真空电子学的太赫兹源近儿年来，随着THz科学技术的迅速发展，利用真空电子学产生THz辐射的研究工作取得了很大的进步，其中包括真空电子器件、电子回旋脉塞、自由电子激光、Cherenkov辐射，甚至使用储存环加速器来产生高亮度THz辐射。某些真空电子器件如返波管(BWO)、扩展互作用振荡器(EIO)、绕射辐射器件(Orotron)等的工作频率己接近或达到1THz。回旋管可望在1THz产

8、生千瓦级的脉冲输出，平均功率可达几十瓦以上。特别是由CIT的JPL实验室等研究的“纳米速调管”可望在卜3THz频率上工作。纳米速调管结合了电子学、光子学和微加工技术，是很有创新意义的一种新器件。2第一章绪论自由电子激光可工作于THz。自由电子激光的波长主要取决于摇摆器的周期和电子束的能量：凇扎／印丫=(1一p2)dIB=v／c其中h是摇摆器周期