光电导太赫兹天线效率参数的讨论-论文.pdf

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1、·综述·光电导太赫兹天线效率参数的讨论张清刚(电子科技大学物理电子学院，四川成都6l0054)DiscussionsontheEfficiencyParametersofTHzPhOtoconductiVeAntennasZHANGQing—gang(Sf^oDzo．，．P^ysicn￡E厶!cf，．0，lifs，Lkiuer5i￡yo，E厶}c￡rD起icSfie打cPn咒dT_f，l九Dzogyo，C，li行口，C，lP咒gdM610054，C，li竹口)Abst仡ct：Terahertz(THz)photoconductiveantennasareoneofthemostcommonde

2、Vicesforthegen—erationofTHzwaves．oneofthemajorproblemsofthecurrentphotoconductiveantennasisthatthean—tennaefficiencyisverylow．ThispaperintroducedanewphotoconductiVeantennaefficiencyexpressionandvariousparametersofphotoconductiveantennasarediscussedwiththeaimtoimproVeitsoptical—THzconversionefficienc

3、yfactor．Severalparameterswhicharerelatedtoopticalsourceslike1aserintensity，pulseduration，excitationspotsize，locationandfactorswhichareconnectedtophotoconductiveantennassuchasbiasfield，antennamaterialandgeometry，darkresistivityofantennaandsubstratemartialhavebeendiscussed．Theinformationpresentedinthi

4、spapershouldbeveryusefulfordesignandanalysisoftheperformanceofphotoconductiveantennas．KeywoI。ds：Photoconductiveantenna，Terahertz，Optical—THzconversionef“ciency，Parametersdis—CUSS摘要：光电导天线是产生太赫兹波最常用的器件之一，但是目前它面临的主要问题是天线效率很低，难以获得高功率的太赫兹波。为了提高其输出功率和效率，介绍了计算光电导天线效率的公式，讨论了影响光电导天线光一太赫兹转换效率的参数：与激光源相关的参数如激光强

5、度、脉冲宽度、激励光斑尺寸及位置；与光电导天线相关的参数如偏压电场、天线材料和几何结构、天线暗电阻率、基底材料等。这对光电导太赫兹天线的分析与设计也是大有裨益的。关键词：光电导天线；太赫兹；光一太赫兹转换效率；参数讨论中图分类号：0441．4文献标识码：A文章编号：1002—893s(2013)02一0047—05太赫兹科学技术在高速无线通讯、医学成像、遥感技术、安全扫描等许多方面都有非常广泛的应用。激光束太赫兹的关键技术是太赫兹波的产生，光电导天线Q==l√、．7(photoconductiveantenna，PCA)是目前产生宽频光脉冲嚣尊带太赫兹波最重要的方法之一。光电导天线产生太赫兹的

6、原理与传统天线有很大的不同n]。如图1所图1光电导天线产生太赫兹波示意图示，当激光脉冲辐照在光电导天线的两电极之间时，效率都很低。文献[2]报道了制作在低温生长砷化会使基底材料中的电子从价带跃迁到导带，从而产镓基底材料上的大孑L径光电导天线，该天线的偏压生自由载流子一电子空穴对。这些载流子在外加偏电场为5V／“m，最大的入射光功率为540mW，获置电场作用下，做加速运动形成瞬态光电流，便会产得的太赫兹平均功率为6．5肛w，相应的转换效率大生电磁辐射。而当激光脉冲的脉宽为飞秒尺度时，约是1．3×10～。文献[3]中使用Ti：Sapphire激光产生的电磁脉冲将是太赫兹脉冲。器产生的激光功率范围是

7、几十毫瓦到几瓦，然而辐但是，目前光电导天线辐射出的太赫兹波功率、291曼二Q至团射出的太赫兹功率与激光功率相比非常低，仅有微瓦量级，光电导天线的效率约为10一。最近，Pa—Zcebutas等[43利用低温生长GaBiAs基底的偶极子光电导天线，获得的光一太赫兹转换效率为5x10～。从已发表的有关光电导天线输出功率的文章来看，ta)常规天线【b)光电导天线获得最好的平均输出功率约为12肛w，光一太赫