太赫兹波导及特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文太赫兹波导及特性研究博士研究生：于莹莹指导教师：李绪友教授学科、专业：精密仪器及机械哈尔滨工程大学2016年4月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文太赫兹波导及特性研究博士研究生：于莹莹指导教师：李绪友教授学位级别：工学博士学科、专业：精密仪器及机械所在单位：自动化学院论文提交日期：2016年4月论文答辩日期：2016年4月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngResearchofTerahertz

2、WaveguideandCharacteristicsCandidate:YuYingyingSupervisor:Prof.LiXuyouAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:PrecisionInstrumentandMachineryDateofSubmission:April,2016DateofOralExamination:Apr,2016University:HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在

3、导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采

4、用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据太赫兹波导及特性研究摘要随着超快激光技术的发展，太赫兹辐射源和太赫兹检测器件不断地快速发展，使得太赫兹技术日益走向应用。目前，太赫兹波主要在自由空间传输系统中进行传输，该传输系统具有体积、损耗较大的问题。因此加大力度研究太赫兹波

5、导器件，建立高效紧凑的太赫兹波导传输系统也就势在必行。同时，探寻多样化、实用的新型太赫兹波导功能型器件也进一步促进了太赫兹技术的不断发展和广泛应用。论文以解决太赫兹系统中现有自由空间传输系统的突出问题为出发点，以提高太赫兹波导功能型器件的性能为目标，借鉴传统光波导器件的研究方法，优化并创新性地提出几种新型太赫兹波导及功能型器件。论文主要包括以下四个部分：(1)论文分析了选取太赫兹介质波导材料的依据，在此基础上提出了一种具有多个纤芯的太赫兹介质波导频率选择耦合器件。利用光束传播数值分析方法分析了该太赫兹介质波导频率选择耦合器的模式特性、损耗特性、频率选择耦合特性，并研究了结构的优

6、化改变对太赫兹介质波导频率选择耦合器件性能的影响。论述了太赫兹介质波导频率选择耦合器的耦合机理。(2)论文论述了介质/金属层太赫兹空芯波导的导光机理，基于该导光机理，并针对现有的太赫兹空芯波导定向耦合器存在的问题，提出了一种介质/金属层混合包层的太赫兹波导定向耦合器件。利用有限元数值分析方法详细分析了混合太赫兹波导定向耦合器的特性，包括：混合结构中限制损耗受金属层厚度的影响、耦合特性的数值分析、与现有的太赫兹波导定向耦合器件限制损耗的对比分析以及波导结构的优化设计分析。论述了混合太赫兹空芯波导定向耦合器的传导机理。(3)论文介绍了表面等离子谐振和法布里-珀罗谐振的原理。基于此，

7、提出了一种具有倒金字塔凹槽结构的纯金属的太赫兹金属波导吸收器件。利用时域有限差分数值分析方法对这种太赫兹金属波导吸收器进行了详细的性能分析，包括：吸收特性分析、吸收特性的物理意义分析、入射角对吸收特性影响的分析、结构参量对吸收特性影响的分析以及金属材料的选取对吸收特性影响的分析。研究了该太赫兹金属波导吸收器的应用。(4)论文论述了太赫兹金属线波导的基本理论。基于此，提出了一种金属线/介质层混合包层的太赫兹波导折射率传感器件。利用有限元数值分析方法详细分析了混合太赫兹波导折射率传感器的传感性能