基于人工微结构阵列的太赫兹准光调制器件研究
发布时间：2023-05-11 05:46
进入二十一世纪之后,由于微波和可见光波段的相关研究已日趋成熟,世界各国的科研人员越来越关注技术上尚未成熟的太赫兹频段,其中太赫兹无线通信以及太赫兹成像技术一直是太赫兹技术领域的研究重点。近年来,太赫兹直接调制技术的发展为解决太赫兹无线通信技术和太赫兹成像技术中存在的一系列问题提供了新的研究方向,为实现高效高速的太赫兹无线通信、快速高分辨率的太赫兹成像提供了新的技术途径。而太赫兹准光调制器作为基于外部直接调制技术的太赫兹无线通信系统及太赫兹成像系统中的核心器件,其器件性能的提升对相关太赫兹系统的发展有着至关重要的作用。针对国内外在太赫兹调制技术研究中存在的调制速率和调制效率低等难点问题,本文将具有特殊谐振模式的人工微结构与半导体材料相结合,研究了光控和电控太赫兹准光相位调制技术,实现在不同外加激励的条件下,太赫兹波的大相位调制;研制了高速电控太赫兹准光幅度调制器件,成功实现了室内太赫兹无线高清视频的实时传输;研制了一种亚单元阵列太赫兹多像元波前调制器,实验证实了其多像元调制能力。本论文的研究成果为太赫兹高速无线通信及高分辨率成像技术奠定了良好的基础。本论文的主要研究内容与创新点如下:1、...
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 太赫兹调制技术的研究背景
1.1.1 太赫兹波简介
1.1.2 太赫兹无线通信技术的发展
1.1.3 太赫兹近距离成像技术的发展
1.1.4 太赫兹直接调制技术的发展现状
1.2 基于人工微结构阵列的太赫兹动态调制技术研究现状
1.2.1 人工微结构阵列简介
1.2.2 太赫兹准光相位调制器的发展
1.2.3 太赫兹准光幅度调制器的发展
1.2.4 太赫兹多像元波前调制器的发展
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 基于耦合谐振人工微结构阵列的太赫兹相位调制器
2.1 克莱默-克朗尼格关系简介
2.1.1 克莱默-克朗尼格关系的概述
2.1.2 克莱默-克朗尼格关系中传输系数相位和幅度间的关系
2.2 耦合谐振人工微结构的谐振增强效应
2.2.1 耦合谐振模式的形成
2.2.2 结构参数对谐振增强效应的影响
2.3 耦合谐振模式动态切换下的相位调制
2.3.1 VO2耦合谐振人工微结构阵列复合超表面
2.3.2 HEMT耦合谐振人工微结构阵列复合超表面
2.4 太赫兹相位调制器的加工
2.4.1 VO2光控太赫兹相位调制器的加工
2.4.2 HEMT电控太赫兹相位调制器的加工
2.5 太赫兹相位调制器的测试
2.5.1 太赫兹时域光谱测试系统
2.5.2 光控相位调制器的测试
2.5.3 电控相位调制器的测试
2.6 本章小结
第三章 基于HEMT谐振态超表面的太赫兹幅度调制器
3.1 HEMT谐振态超表面的特性分析
3.1.1 超表面的结构设计
3.1.2 超表面集体态和独立态的动态转换
3.1.3 谐振态对超表面中寄生模式的抑制作用
3.2 谐振态超表面太赫兹幅度调制器的测试
3.2.1 静态调制性能的测试
3.2.2 动态调制性能的测试
3.3 基于外部直接调制方式的太赫兹无线视频传输
3.3.1 近场太赫兹视频传输系统的测试
3.3.2 室内太赫兹无线视频传输系统的测试
3.4 本章小结
第四章 波导加载的太赫兹高速调制器研究
4.1 波导加载的太赫兹高速调制器的设计原理
4.1.1 器件的整体构成
4.1.2 人工微结构谐振模式的转换对波导模式的控制作用
4.1.3 器件工艺实现的可行性分析
4.2 波导加载的太赫兹高速调制器的制备
4.2.1 金属波导的设计与加工
4.2.2 调制器芯片的加工与装配
4.3 波导加载的太赫兹高速调制器的测试
4.3.1 器件的静态测试
4.3.2 器件的动态测试
4.4 本章小结
第五章 亚单元阵列太赫兹多像元波前调制器
5.1 太赫兹多像元波前调制器的整体设计
5.1.1 调制芯片的设计
5.1.2 外部FPGA控制模块
5.2 太赫兹多像元波前调制器的测试
5.2.1 测试系统的构成
5.2.2 测试结果及相关分析
5.3 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3814284
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 太赫兹调制技术的研究背景
1.1.1 太赫兹波简介
1.1.2 太赫兹无线通信技术的发展
1.1.3 太赫兹近距离成像技术的发展
1.1.4 太赫兹直接调制技术的发展现状
1.2 基于人工微结构阵列的太赫兹动态调制技术研究现状
1.2.1 人工微结构阵列简介
1.2.2 太赫兹准光相位调制器的发展
1.2.3 太赫兹准光幅度调制器的发展
1.2.4 太赫兹多像元波前调制器的发展
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 基于耦合谐振人工微结构阵列的太赫兹相位调制器
2.1 克莱默-克朗尼格关系简介
2.1.1 克莱默-克朗尼格关系的概述
2.1.2 克莱默-克朗尼格关系中传输系数相位和幅度间的关系
2.2 耦合谐振人工微结构的谐振增强效应
2.2.1 耦合谐振模式的形成
2.2.2 结构参数对谐振增强效应的影响
2.3 耦合谐振模式动态切换下的相位调制
2.3.1 VO2耦合谐振人工微结构阵列复合超表面
2.3.2 HEMT耦合谐振人工微结构阵列复合超表面
2.4 太赫兹相位调制器的加工
2.4.1 VO2光控太赫兹相位调制器的加工
2.4.2 HEMT电控太赫兹相位调制器的加工
2.5 太赫兹相位调制器的测试
2.5.1 太赫兹时域光谱测试系统
2.5.2 光控相位调制器的测试
2.5.3 电控相位调制器的测试
2.6 本章小结
第三章 基于HEMT谐振态超表面的太赫兹幅度调制器
3.1 HEMT谐振态超表面的特性分析
3.1.1 超表面的结构设计
3.1.2 超表面集体态和独立态的动态转换
3.1.3 谐振态对超表面中寄生模式的抑制作用
3.2 谐振态超表面太赫兹幅度调制器的测试
3.2.1 静态调制性能的测试
3.2.2 动态调制性能的测试
3.3 基于外部直接调制方式的太赫兹无线视频传输
3.3.1 近场太赫兹视频传输系统的测试
3.3.2 室内太赫兹无线视频传输系统的测试
3.4 本章小结
第四章 波导加载的太赫兹高速调制器研究
4.1 波导加载的太赫兹高速调制器的设计原理
4.1.1 器件的整体构成
4.1.2 人工微结构谐振模式的转换对波导模式的控制作用
4.1.3 器件工艺实现的可行性分析
4.2 波导加载的太赫兹高速调制器的制备
4.2.1 金属波导的设计与加工
4.2.2 调制器芯片的加工与装配
4.3 波导加载的太赫兹高速调制器的测试
4.3.1 器件的静态测试
4.3.2 器件的动态测试
4.4 本章小结
第五章 亚单元阵列太赫兹多像元波前调制器
5.1 太赫兹多像元波前调制器的整体设计
5.1.1 调制芯片的设计
5.1.2 外部FPGA控制模块
5.2 太赫兹多像元波前调制器的测试
5.2.1 测试系统的构成
5.2.2 测试结果及相关分析
5.3 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3814284
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3814284.html