太赫兹耦合天线的仿真与优化研究开题报告

 2022-12-18 22:37:37

1. 研究目的与意义

THz波(太赫兹波)或成为THz射线(太赫兹射线)是从上个世纪80年代中后期,才被正式命名的,在此以前科学家们将统称为远红外射线。太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波,波长大概在0.03到3mm范围,介于微波与年和1897年,Rubens和Nichols就涉及到这一波段,红外光谱到达9um(0.009mm)和20um(0.02mm),之后又有到达50um的记载。之后的近百年时间,远红外技术取得了许多成果,并且已经产业化。但是涉及太赫兹波段的研究结果和数据非常少,主要是受到有效太赫兹产生源和灵敏探测器的限制,因此这一波段也被称为THz间隙。随着80年代一系列新技术、新材料的发展,特别是超快技术的发展,使得获得宽带稳定的脉冲THz源成为一种准常规技术,THz技术得以迅速发展,并在国际范围内掀起一股THz研究热潮。

国外研究:

1、在美国国内有数十所大学都在从事THz的研究工作,特别是美国重要的国家实验室,都在开展THz科学技术的研究工作。美国国家基金会(NSF)、国家航天局(NASA)、能源部(DOE)和国家卫生学会(NIH)等从90年代中期开始对THz科技研究进行大规模的投入。

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2. 研究内容与预期目标

研究内容:

本毕设研究的是太赫兹探测器中天线。天线的结构和尺寸对太赫兹接收有着重要影响。先对天线进行仿真,然后不断测试选取天线结构和选取天线尺寸,最终得出最合适天线。

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3. 研究方法与步骤

研究方法:

应用CST Microwave studio 仿真软件对天线进行仿真,模拟天线接收过程,选择合适的天线结构。不断修改天线尺寸,天线间距,了解栅、源、漏天线尺寸与耦合效率之间的关系,最后对天线进行优化。

研究步骤:

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4. 参考文献

[1] Y. F. Sun, J. D. Sun, X. Y. Zhang, H. Qin, B. S. Zhang and D. M. Wu, Enhancement of Terahertz coupling efficiency by improved antenna design in GaN/AlGaN HEMT detectors, Chinese Physics B, 21,10 , 2012. [2] J. D. Sun, H. Qin, R. A. Lewis, Y. F. Sun, X. Y. Zhang, Y. Cai, D. M. Wu and B. S. Zhang. Probing and modelling the localized self-mixing in a GaN/AlGaN field-effect terahertz detector. Appl. Phys. Lett., 100, 173513, (2012).[3] J. D. Sun, H. Qin, R. A. Lewis, X. X. Yang, Y. F. Sun, Z. P. Zhang, X. X. Li, X. Y. Zhang, Y. Cai, D. M. Wu, and B. S. Zhang, The effect of symmetry on resonant and nonresonant photoresponses in a field-effect terahertz detector. Appl. Phys. Lett., 106, 031119, (2015).[4] Y. Zhou, J. D. Sun, Y. F. Sun, Z. P. Zhang,W. K. Lin , H. X. Liu, C. H. Zeng, M. Lu, Y. Cai, D. M. Wu, S. T. Lou, H. Qin and B. S. Zhang, Characterization of a room temperature terahertz detector based on a GaN/AlGaN HEMT. Journal of Semiconductors, 32, 064005, (2011).[5] Y. F. Sun, J. D. Sun, X. Y. Zhang, H. Qin, B. S. Zhang, D. M. Wu, Enhancement of terahertz couplingefficiency by improved antenna design in GaN/AlGaN high electronmobility transistor detectors, Chin. Phys. B 21, 108504 , (2012).[6] l. Lv , J. D. Sun, R. A. Lewis, Y. F. Sun, D. M. Wu, Y. Cai and H. Qin, Mapping an on-chip terahertz antenna by a scanning near-field probe and a fixed field-effect transistor. Chin. Phys. B., 24, 028504, (2015).[7] Y. F. Sun, B. Tang, W. Q. Huang, Z. W. Wang, S. L. Wang and Y. J. Zhu, Preparation of graphene modified epoxy resin with high thermal conductivity by optimizing reduction procedure of grapheme. Applied Thermal Engineering, 03, 892, 2016. [8] Y.F. Sun, C. B. Tao, J. M. Ban, H. luo, Y. J. Zhu, M. A. LiPreparation and thermal performances of 3D graphene net-work /epoxy resin thermal interface composites [J]. Acta Materiae Compositae Sinica, in Press, 2017.

[9]Crowe T W.GaAs Schottky barrier mixer diodes forthe frequency range 1~10 THz[J]. Int. J. Infraredand Millimeter Waves, 1989, 10(7):765-777.

[10]Demenov A D, Gousev Y P, Nebosis R S, et al.Heterodyne detection of THz radiation with asuperconducting hot-electron bolometer mixer [ J].Appl. Phys. Lett.,1996, 69(2):260-262.

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5. 工作计划

2022-2.18--3.15课题调研,了解相关技术和要求;

2022-3.1--3.15 课题调研,了解相关技术和要求;

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