基于光子晶体的太赫兹环行器设计及其内带电效应研究

对于卫星亚毫米波甚至太赫兹收发通信系统而言,由铁磁性器件构成的环行器和隔离器是实现功率隔离、保护发射通道不受反射功率影响的关键元器件.文章基于周期性光子晶体阵列,提出一种具有良好平面集成性的新型太赫兹环行器构型;并针对星载环境的电子辐照问题,采用典型能量电子辐照分析光子晶体Si的内带电特性、环行器整体电位以及局部电场分...     

硅基太赫兹频率选择表面制作工艺技术研究

在国家高分对地观测系统发展规划中,研究使用太赫兹冰云天底探测仪检测大气中的冰云特征以增加天气监测的精度,该探测仪中使用的关键部件是5块太赫兹频率选择表面,分别将243 GHz(V)、325 GHz(V)、448 GHz(V)、664 GHz(V)和664 GHz(H)5种不同类型的信号选择出来送入接收机中.其中难度最高的一块为664 GHz(H),该频率选择表面使用3层硅结构,最小厚度为50μm,同时需要在不到2 inches的范围中刻蚀出20000多个周期性结构.研究了在50μm厚的超薄硅晶圆上均匀刻蚀周期性结构,以及使用低温完成超薄硅晶圆键合的相关内容,通过改进晶圆粘接方法和设计键合工装,达到尺寸公差±2μm,在664 GHz频率下测试插入损耗2 dB.     

飞秒激光激励闪锌矿晶体产生太赫兹辐射的数学分析

基于飞秒激光激励闪锌矿晶体的太赫兹源实现方法较为简单,已有研究证明发射效率与晶体晶向选择,飞秒激光入射角以及偏振态相关,文章通过详细的理论分析与数学计算,讨论了正入射以及斜入射情况下太赫兹辐射最优化条件,获得了明确的飞秒激光入射角、偏振态、晶体晶向的选择依据,对提高太赫兹输出效率具有重要的指导意义。     

太赫兹雷达前沿探测成像技术

综述几种典型的太赫兹雷达前沿探测成像技术.首先,回顾太赫兹雷达技术的发展历程,分析其实用化进程中面临的挑战;然后,分别从太赫兹雷达增程、前视成像探测以及雷达信号处理三个方面展开论述,梳理太赫兹单光子探测、里德堡原子探测、孔径编码成像、涡旋目标微动探测以及智能信息处理五种典型的太赫兹雷达探测前沿技术的研究背景、基本原理、...     

太赫兹超材料及其应用综述

在太赫兹波段高效响应的天然材料较为有限,制约了太赫兹技术的应用和发展。超材料是近年来兴起的人工合成电磁材料,可以通过其晶格单元形状、结构以及关键尺寸的设计实现人工电磁材料宏观电磁响应的调节,在太赫兹功能器件研制以及太赫兹波有效调控方面具有巨大潜力。总结了太赫兹超材料的最新研究成果及遇到的问题,概括了近十年来太赫兹超材料吸波体、调制器、天线等方面的研究进展,对太赫兹超材料的发展方向及未来热点进行了展望。     

基于FSS的太赫兹功能器件研究

随着太赫兹技术的发展,在微波波段广泛使用的FSS器件结构也逐步被借鉴到太赫兹功能器件设计与制作中。基于FSS结构的太赫兹功能器件的主要优点是可以很方便地将不同功能的单元结构集成在一个器件上来实现对特定频率的操控。文章介绍了几种研究中的基于FSS的太赫兹功能器件,并通过自制的THz-TDS实验装置对部分器件的器件功能进行了测试,实验结果与仿真结果吻合较好,表明FSS器件具有良好的偏振控制能力和频率可选择性。通过相关基础研究,不仅可以拓展FSS结构在太赫兹领域的应用,同时可丰富FSS库。     

一种基于3D打印技术的太赫兹天线设计

太赫兹天线工作频率高(100GHz～10THz),对加工、装配精度要求严苛。合理有效的天线结构设计是太赫兹天线工程化亟待解决的技术难题之一。文章结合型号研制了一套工作在93.9GHz的太赫兹天线,并采用3D打印技术,详细阐述了天线结构、各组成结构材料和关键点,并根据使用环境,对天线结构进行了验证和电性能测试。地面试验结果表明,整套天线满足各项指标要求,也验证了该天线结构设计的合理性和有效性。本设计的创新点是极小尺寸双反天线的3D打印设计与工艺,且工艺方法和设计思路具有普遍性。基于3D打印的太赫兹天线将在航天领域得到越来越广泛的应用。     

太赫兹雷达信号无源侦察技术研究

简要介绍太赫兹波的特性和性能,概述了太赫兹技术在雷达领域的主要应用及技术特点.提出太赫兹雷达信号无源侦察系统的原理框图,讨论太赫兹源、太赫兹混频器和太赫兹滤波器等主要太赫兹器件,分析太赫兹雷达信号无源侦察的关键技术.     

太赫兹技术在医学领域的应用与展望

太赫兹(THz)波也被称作T射线,通常是指频率范围在0.1 THz～10 THz之间的电磁波.近几年来,随着太赫兹仪器的改进,太赫兹系统变得更容易使用,极大地促进了对许多潜在应用的研究.太赫兹波具有良好的探测能力和非电离的特点,其在研究生物分子的结构特性和动力学,以及在医学生物组织的成像方面有重要的应用价值.本文主要介...     

硅基太赫兹频率源关键技术研究进展综述

随着太赫兹技术的发展,由于太赫兹THz(Terahertz)频段具有丰富的频谱资源和相对宽的带宽优势,因此太赫兹频率源表现出广泛的应用前景,如超高速短距无线/有线通信、雷达、医疗、成像和遥感传感器等.本文总结了硅基太赫兹频率源的最新研究成果和存在的问题,概述了近二十年来太赫兹倍频器、太赫兹振荡器、太赫兹天线、太赫兹辐射...     

谐振式光子带隙光纤陀螺谐振腔方案设计

为提高陀螺系统的精度,设计并实现了基于光子带隙光纤的谐振式光学陀螺方案。对用于该陀螺的核心器件谐振腔进行了研究,仿真比较了反射式和透射式两种谐振腔的清晰度和信噪比,发现反射式的清晰度高、输出信号强度大,由此确定谐振腔采用反射式结构方案。以谐振腔极限灵敏度为优化参考值,根据谐振腔频率响应特性和陀螺数据输出特性,仿真优化了谐振腔腔长、耦合器分光比等结构参数。在极限灵敏度极值对应的最佳分光比为约0.5时,谐振腔长取30m,陀螺极限灵敏度达0.03(°)/h,完成光子带隙光纤谐振腔的理论设计。     

太赫兹喇叭芯模车削工艺研究

太赫兹频段以其高分辨率和轻小型化等特点,在电子、信息、国防和航天领域拥有巨大的应用前景.以448 GHz太赫兹喇叭的芯模为研究对象,针对此类微细窄槽结构,进行加工工艺研究.通过装夹方式对受力的影响分析,优化加工过程中的装夹方式,减少径向切削力对同轴度和尺寸精度的影响;针对细微窄槽的加工,设计成型刀具,减少机床重复定位误差对窄槽精度影响;建立切削过程仿真模型优化切削参数,降低切削力,;优化走刀路径,加强切削系统的刚性,以减小变形.通过试切对工艺方案进行验证,完成了在直径?0.65～?3.52 mm的锥形结构上均布宽0.1±0.005 mm,单边深度0.33 mm,间隔0.2 mm,即中间隔片厚度0.1 mm的窄槽加工.从而解决此类高精度微细结构加工难题,为更高频段太赫兹喇叭加工提供工艺经验.     

毫米波段多层介质型频率选择表面设计与仿真

针对准光学馈电网络系统对高性能频率分离器件的需求,研究了一种工作于毫米波段的多层金属微结构介质型频率选择表面(FSS),可透射183GHz频段反射118GHz频段电磁波。设计了一种基于多层金属结构的介质型太赫兹FSS,由在多层Mylar膜(介电常数3.0,损耗正切值0.001)间镶嵌多层基本单元为方孔结构的金属铜,中心频率位于183GHz附近,对频率175~191GHz的电磁波表现为透射性,对112~124GHz的电磁波表现为反射性。用CST MWS软件仿真分析了介质层(Mylar胶)厚度和金属层数对频率选择表面传输性能的影响,并对结构参数进行优化。结果表明:当介质层厚度100μm,金属铜8层,周期306μm,线宽20μm,金属厚度20μm时,频率选择表面在相应频段内的插入损耗与反射损耗均小于0.3dB,同时118GHz处隔离度大于22dB,各项传输性能完全满足设计指标要求。     

一种手持式太赫兹探测系统的光学及结构设计*

随着现代安检技术与健康、隐私问题之间的矛盾愈加突出,人们迫切需要高效、便捷、安全的安检技术。首先介绍太赫兹非成像光谱探测技术的原理,提出适合于安检应用的太赫兹光谱探测系统技术指标,然后基于ZEMAX设计出配合该技术指标的光学系统,采用非序列模式对其进行仿真和评价,最后基于ProE设计完成了配合上述光学系统的紧凑型探测系统结构,实现了探测系统的手持式应用。     

太赫兹天馈与波束调控技术综述

太赫兹天馈与波束调控元件用于实现太赫兹信号的汇聚、功率分配、频率选择以及波形调整等功能,是太赫兹应用系统中必不可少的组成部分,已经广泛应用于射电天文、遥感与深空探测、雷达与成像、无线通信等领域。重点阐述了太赫兹反射面天线、太赫兹透镜、太赫兹分束器、分频器和匀束器等波束调控元件的基本原理和国内外现状,并对太赫兹天馈与波束调控技术的发展进行了展望。     

太赫兹焦平面阵列成像技术综述

太赫兹焦平面阵列成像技术是指以太赫兹波为载波或信息来源,以焦平面阵列为主体架构,兼具全天时全天候、凝视前视、高分辨率、实时视频成像等优点的先进探测感知技术,是太赫兹技术领域重要研究方向。首先回顾了太赫兹探测感知技术的发展历程与现状,重点介绍了几类典型太赫兹探测感知系统。然后,重点聚焦太赫兹焦平面阵列成像技术,分别介绍了太赫兹低频段(1 THz)和太赫兹高频段(1 THz)焦平面阵列国内外现状。最后,对像素级太赫兹探测器的一般性概念和发展趋势进行了总结和展望。     

光子晶体热控结构防护性能研究

光子晶体在红外波段同时具有高反射率和高辐射率,可作为高超声速飞行器的防热材料。文章利用FLUENT软件和辐射模型中的离散坐标算法对有/无光子晶体防热层结构进行了气动加热数值模拟计算,得到了在不同热流密度条件下基体的温度分布;通过计算结果的对比发现,采用光子晶体防热层结构使基体温度下降约360～515 K,具有良好的热控性能。光子晶体是一种具有广阔应用前景的热防护材料,作为高超声速飞行器的防热层结构的可行性与有效性还有待深入研究。     

面向未来大容量通信的太赫兹无线通信技术

随着现代社会的发展，信息需求量快速增长，低频段频谱资源逐渐耗尽，无线通信频谱开始向着太赫兹波段（0.1 THz~10 THz）拓展，太赫兹通信技术已然成为未来大容量通信的重要发展方向之一。围绕着太赫兹通信技术，介绍了太赫兹通信特点及其应用场景，太赫兹通信用核心元器件的发展，国内外现有成果对比以及未来可能的发展趋势。同时，分别对微波光子学太赫兹通信系统、全固态太赫兹混频通信系统和直接调制太赫兹通信系统三种不同架构的系统进行分析和讨论，并对太赫兹通信技术的发展趋势以及未来应用场景进行了探讨。     

太赫兹光谱和功率计量研究进展

介绍太赫兹光谱和功率参数的计量方法,报导了中国计量科学研究院在太赫兹计量领域的工作进展。对于太赫兹光谱仪的校准,利用回波校准技术提高了太赫兹光谱仪的校准不确定度;对于太赫兹功率计量,自主研制了高吸收率太赫兹吸收涂层和太赫兹辐射热计,实现了太赫兹辐射功率溯源至国家激光功率基准。该研究为促进太赫兹技术发展提供量值溯源需求和准确测量技术保障。     

太赫兹焦平面阵列芯片技术

太赫兹焦平面阵列成像具有成像帧率高、凝视前视、实孔径成像的优点，是太赫兹成像技术中最具有可持续发展价值的技术途径之一。太赫兹焦平面阵列是太赫兹焦平面成像系统中的核心组件，其性能直接影响太赫兹焦平面阵列成像系统的灵敏度和分辨率。首先，介绍了太赫兹焦平面阵列的基本概念，包括系统工作原理、典型架构以及像素级太赫兹探测器；然后，分别介绍了检波式太赫兹焦平面阵列和混频式太赫兹焦平面阵列的发展现状；最后，总结了太赫兹焦平面阵列的关键技术和发展趋势。