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相似文献
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1.
贾婉丽  施卫  纪卫莉  马德明 《物理学报》2007,56(7):3845-3850
利用光电导体产生太赫兹电磁波(THz波),THz远场辐射波形与光电导体材料的载流子寿命、偏置电场以及触发光有直接关系.用不同方法对低温GaAs(LT-GaAs)和半绝缘GaAs(SI-GaAs)光电导开关辐射的THz电磁波所呈现的双极特性进行了模拟计算.结果表明,LT-GaAs光电导开关辐射THz波呈现双极性的主要原因是光生载流子寿命小于一个THz波产生时间;而光生载流子寿命大于100ps的SI-GaAs光电导开关,在不同的实验条件(不同偏置电场、不同光脉冲能量)下,产生的THz波呈现双极特性的主要原因分别是载流子发生了谷间散射和空间电荷电场屏蔽. 关键词: 光电导开关 THz电磁波 载流子寿命 空间电荷屏蔽  相似文献   

2.
从大孔径光电导天线产生THz辐射的饱和理论出发,考虑了载流子的瞬变迁移率.分析了脉冲序列激发大孔径光电导天线产生高功率窄带宽THz辐射的特性.对比了单个光脉冲和序列光脉冲激发SI-GaAs和LT-GaAs光电导天线的饱和特性.分析表明,采用序列光脉冲激发载流子寿命小于光脉冲间隔的光电导天线时,可以克服大孔径光电导天线的饱和特性,产生高峰值功率的窄带THz辐射.  相似文献   

3.
贾婉丽  纪卫莉  施卫 《物理学报》2007,56(4):2042-2046
利用Ensemble-Monte Carlo模拟方法,对不同实验条件下半绝缘GaAs(SI-GaAs)光电导开关作为偶极辐射天线在辐射太赫兹电磁波(太赫兹波)中体内电场的分布以及空间电荷屏蔽效应对太赫兹波辐射的影响进行了模拟.载流子的时域空间电场分布表明:用高能量激光脉冲触发低压偏置的GaAs开关,空间电荷屏蔽是限制太赫兹波辐射功率的一个重要因素,并且空间电荷屏蔽能够引起太赫兹波呈现双极性.当高能量飞秒激光脉冲以全电极间隙触发大孔径光电导天线时,空间电荷电场屏蔽效应对太赫兹波的影响不大. 关键词: 光电导开关 Ensemble-Monte Carlo模拟 辐射场屏蔽 空间电荷屏蔽  相似文献   

4.
采用双高斯脉冲反卷积滤波技术对太赫兹时域波形进行滤波优化,提出一种基于太赫兹时域光谱无损检测的太赫兹反射式层析成像技术,用于分析玻璃纤维蜂窝复合材料的粘接质量.结合玻璃纤维蜂窝复合材料结构的特点,分别在蜂窝上层胶膜和下层胶膜中设计了不同直径的圆形和梯形脱粘缺陷,在此基础上,完成了脱粘缺陷蜂窝结构样品的制作.提出的太赫兹反射式层析成像和B-scan成像方法,适用于玻璃纤维蜂窝复合材料的脱粘缺陷分析.针对反射式层析成像图像对比度差的问题,结合脱粘缺陷处的太赫兹时域波形数据特征,采用缺陷特征时间区域成像优化技术,提高了脱粘缺陷的检测能力和识别准确率,实现了玻璃纤维蜂窝材料的上层脱粘厚度50μm、下层脱粘厚度50μm缺陷的太赫兹无损检测.  相似文献   

5.
太赫兹(THz)时域光谱(TDS)技术,能同时测量幅值和相位信息,因而能检测到物质丰富的物理化学性质,已逐渐成为科学界一大热点.磷化铟(InP)因其载流子寿命短、质量小等优良性能,正逐渐成为产生和检测THz波辐射的首选光电导材料之一.文章利用THz-TDS测试技术,在室温氮气环境中,对n型0.35 Ω·cm的InP材料在0.2~4 THz波段的特性进行了研究.文章根据物理传输模型,利用更准确的迭代方式,选用新的初始值,更快更准确的得到了复折射率,介电常数,电导率等THz光学常数,并且用Drude模型进行了理论上的模拟计算,所得结果与实验吻合很好,最后还得到了载流子的寿命、迁移率和浓度等THz重要参数.  相似文献   

6.
熊中刚  邓琥  熊亮  杨洁萍  尚丽平 《强激光与粒子束》2020,32(3):033102-1-033102-8
针对微结构光电导天线与飞秒激光之间相互作用效应以及辐射太赫兹波调控问题进行了研究。采用德鲁德-洛伦兹理论模型获得微结构光电导天线辐射光电流密度,通过时域有限差分把光电流密度迭代在激励网格上,结合麦克斯韦方程求解时变电磁场,并通过传输线格林函数获得多层介质近场到远场的辐射太赫兹波,建立了辐射光电流与辐射阻抗、电磁共振模式之间的关系模型,模拟仿真分析了微结构S型光电导天线太赫兹波辐射调控机理。研究结果表明:微结构改变了天线等效模型的辐射阻抗;同时得知耦合系数不为零时存在耦合作用,且随着耦合系数增大共振频率峰值发生辐射增强和位移;并通过设计S型光电导天线获得辐射峰值频率调整范围为0.50~0.80 THz之间,对比工形天线辐射峰值频率由原来的0.40 T移动到0.76 T,频率调整度75%,峰值辐射效率约提高70%。该研究工作为后续高功率光导天线太赫兹波辐射的共振中心频点以及结构设计奠定重要基础。  相似文献   

7.
魏相飞  何锐  张刚  刘向远 《物理学报》2018,67(18):187301-187301
太赫兹技术由于具有重大的科学价值及应用前景而引起了广泛关注,其核心问题是性能优异的室温太赫兹辐射源和探测器研究.本文用半经典的玻尔兹曼方程方法研究了In As/Ga Sb量子阱系统中载流子对电磁场的响应,运用平衡方程方法求解玻尔兹曼方程得到了量子阱系统中的光电导,系统地研究了量子阱结构对光电导的影响,揭示了在该量子阱系统中光电导产生的物理机制.研究发现,量子阱结构主要通过调节载流子的能级、浓度和波函数的耦合影响光电导,对称性较好的量子阱结构(8 nm-8 nm)的光电导信号更强,其峰值落在太赫兹区(0.2 THz),并且在低温下器件的性能较好,温度升高则吸收峰略有降低,且光电导峰值发生红移.研究结果表明该量子阱系统可以用作室温太赫兹光电器件.  相似文献   

8.
半绝缘GaAs光电导开关体内热电子的光电导振荡特性   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
施卫  薛红  马湘蓉 《物理学报》2009,58(12):8554-8559
用波长为532 nm、脉冲宽度为5 ns的超短激光脉冲触发电极间隙为4 mm的半绝缘GaAs光电导开关,开关偏置电压从500 V开始以步长50 V逐渐增加,直到开关出现非线性电脉冲输出.研究表明,线性和非线性电脉冲波形均呈现出在经历一个主脉冲之后,其后跟随几个幅值较小且具有周期性和不同程度的减幅振荡.分析了开关体内载流子(热电子)的微观状态和输运过程,在直流偏置电场作用下,开关体内的热电子在电子-电子、电子-声子相互作用过程中,当它们的弛豫时间大于载流子的寿命时, 光电子的输运可通过迁移率变化引起光电导振荡, 这是开关输出电脉冲出现振荡的原因. 关键词: 光电导开关 热电子 弛豫 光电导振荡  相似文献   

9.
GaAs光电导天线辐射太赫兹波功率的计算   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
贾婉丽  施卫  屈光辉  孙小芳 《物理学报》2008,57(9):5425-5428
在Larmor公式的基础上建立了适合计算光电导天线辐射太赫兹波功率的数学模型,利用此数学模型通过蒙特卡罗方法分别计算了不同实验条件下GaAs光电导天线辐射太赫兹电磁波功率.计算结果表明,增加光电导天线的偏置电场或触发光能量,都能够提高天线辐射太赫兹波功率,大孔径光电导天线能够承载更多的光生载流子,因而可以产生比小孔径光电导天线功率更高的太赫兹波. 关键词: 光电导天线 Larmor公式 太赫兹波功率  相似文献   

10.
研究了光电导天线产生太赫兹波的辐射特性,采用时域有限差分方法(FDTD)来模拟计算光电导偶极天线的辐射特性,并在计算机上以伪彩色图进行了图形显示。采用电偶极子天线模型,以0.1THz电磁波为例计算了天线辐射的特性参数,得到天线的辐射电阻为790Ω,方向性系数为1.5。结果表明,光电导天线可以采用偶极天线的理论进行计算,可以通过提高电长度来增大辐射电阻,从而提高太赫兹的辐射功率。  相似文献   

11.
张同意  曹俊成 《中国物理》2004,13(10):1742-1746
We have studied analytically the temporal characteristics of terahertz radiation emitted from a biased largeaperture photoconductive antenna triggered by an ultrashort optical pulse. We have included the effects of the finite lifetime and transient mobility dynamics of photogenerated carriers in the analysis. Succinct explicit expressions are obtained for the emitted radiation in the surface field and in the far field. The dependence of the waveforms of the radiated field on the fluence and duration of triggering optical pulse, carrier relaxation time and carrier lifetime are discussed in detail using the obtained expressions.  相似文献   

12.
We present a detailed study of the photoconductive antennas made from heavy-ion-irradiated In0.53Ga0.47As material. The optical and transport properties of ion-irradiated In0.53Ga0.47As material are characterized. The terahertz waveforms emitted and detected by ion-irradiated In0.53Ga0.47As photoconductive antennas excited by 1.55 μm wavelength femtosecond laser pulses are reported and the effect of the carrier lifetime on the terahertz signal characteristics emitted by such devices is analysed. The performances of ion-irradiated In0.53Ga0.47As photoconductive antennas excited by 1.55 μm and also by 0.8 μm wavelength femtosecond laser pulses are compared to those of similar low-temperature-grown GaAs photoconductive antennas. To cite this article: J. Mangeney, P. Crozat, C. R. Physique 9 (2008).  相似文献   

13.
Photoconductive antennas are promising sources of terahertz radiation that is widely used for spectroscopy, characterization, and imaging of biological objects, deep space studies, scanning of surfaces, and detection of potentially hazardous substances. These antennas are compact and allow for generation of both ultrabroadband pulses and tunable continuous wave terahertz signals at room temperatures, with no need for high‐power optical sources. However, such antennas have relatively low energy conversion efficiency of femtosecond laser pulses or two close pump wavelengths (photomixers) into the pulsed and continuous terahertz radiation, correspondingly. Recently, an approach to solving this problem that involves known methods of nanophotonics applied to terahertz photoconductive antennas and photomixers has been proposed. This approach comprises the use of optical nanoantennas for enhancing the absorption of pump laser radiation in the antenna gap, reducing the lifetime of photoexcited carriers, and improving the antenna thermal efficiency. This Review is intended to systematize the main results obtained by researchers in this promising field of hybrid optical‐to‐terahertz photoconductive antennas and photomixers. We summarize the main results on hybrid THz antennas, compare the approaches to their implementation, and offer further perspectives of their development including an application of all‐dielectric nanoantennas instead of plasmonic ones.

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14.
The saturation properties of terahertz emission from biased, large-aperture photoconductors excited by trains of amplified femtosecond optical pulses are presented. A direct comparison is made of the multiple-pulse saturation properties of terahertz emission from semi-insulating GaAs and low-temperature-grown GaAs emitters with different carrier lifetimes. When the carrier lifetime is less than or comparable with the interpulse spacing, a significant enhancement of the narrow-band terahertz output is observed. The enhancement is not observed for emitters with long carrier lifetimes, consistent with the results of a previously derived saturation theory [Opt. Lett. 18, 1340 (1993)].  相似文献   

15.
太赫兹(THz)是指频率在0.1~10 THz的电磁波,其波长在30~3 000 μm范围内。由于自然界许多小分子的振动、转动等的频率均在太赫兹波段,并且太赫兹的低电子能特性使其在实验过程中不会对待测样品造成破坏,所以太赫兹技术被广泛地应用于无损检测、生物医学等领域。但是太赫兹在铁磁领域的相关报道还是较少的,因此本研究利用太赫兹时域光谱系统研究了一种新型磁性材料:磁流体的组成部分-载基液的太赫兹透射特性。磁流体是一种兼具液体流动性和固体磁性的新型功能材料,其打破了传统磁性材料的固体形态。磁流体由Fe3O4纳米级颗粒以及载基液构成。在前人的研究成果中发现磁性液体不仅具有良好的磁光效应,而且对于一定频率的太赫兹波具有高透射率;另外,在极低频电磁场作用下其可用于医学上的肿瘤治疗,可作为靶向治疗的载药系统。由于磁流体的组成部分-载基液成本较高,因此在实验中运用了微流控技术。微流控技术对检测样品的消耗少、检测速度快,并且可以根据实验需求自行设计沟道,因此是一种便捷的、灵活性好的检测方式。采用对太赫兹波具有高透过率的石英材料制成了夹心式的太赫兹微流控芯片。首先将两块3 cm×3 cm×2 mm的石英玻璃作为基片和盖片,再把强粘黏性双面胶剪刻成镂空样式,形成2 cm×2 cm的方形区域,然后把盖片和基片通过雕刻好的强粘黏性双面胶键合,其沟道厚度为50 μm,可以用于对少量液体的探测,并且可以使载基液呈薄膜状。之后将太赫兹技术和微流控技术相结合,利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统研究了载基液的太赫兹透射特性,通过对太赫兹时域光谱以及频域光谱的研究发现,装有载基液的微流控芯片的信号强度高于空的微流控芯片,这一发现为载基液的应用和深入研究提供了技术支持。  相似文献   

16.
本文采用光抽运-太赫兹探测技术系统研究了低温生长砷化镓(LT-GaAs)中光生载流子的超快动力学过程.光激发LT-GaAs薄层电导率峰值随抽运光强增加而增加,最后达到饱和,其饱和功率为54μJ/cm~2.当载流子浓度增大时,电子间的库仑相互作用将部分屏蔽缺陷对电子的俘获概率,从而导致LT-GaAs的快速载流子俘获时间随抽运光强增加而变长.光激发薄层电导率的色散关系可以用Cole-Cole Drude模型很好地拟合,结果表明LT-GaAs内部载流子的散射时间随抽运光强增加和延迟时间(产生光和抽运光)变长而增加,主要来源于电子-电子散射以及电子-杂质缺陷散射共同贡献,其中电子-杂质缺陷散射的强度与光激发薄层载流子浓度密切相关,并可由散射时间分布函数α来描述.通过对光激发载流子动力学、光激发薄层电导率以及迁移率变化的研究,我们提出适当增加缺陷浓度,可以进一步降低载流子迁移率和寿命,为研制和设计优良的THz发射器提供了实验依据.  相似文献   

17.
PV型HgCdTe线阵探测器的光学串扰   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
针对MCT红外焦平面阵列器件普遍存在的光串扰问题进行研究,从器件内部结构上,建立了线阵器件理论计算模型,并基于载流子连续性方程,利用Comsol软件对光串扰的大小进行了数值定量计算,研究了不同探测器结构尺寸、温度和材料等参数对光串扰的影响;从器件外部结构上,利用几何光学,研究了外部光学结构对光串扰的影响。研究结果表明,器件内部的衬底外延层厚度与器件外部的真空层对光串扰的影响最大,为今后红外焦平面器件结构的改进提供了一定的理论指导。  相似文献   

18.
A single pulsed laser beam containing multiple wavelengths (wavelength multiplexing) is employed to activate two semiconductor antennas in series. The dielectric nature of the semiconductors permits serial cascading of the antenna elements. Recently observed nonlinear characteristics of the radiated field as a function of the free carrier accelerating (bias) voltage are used to minimize the small interactions between elements. We demonstrate that the temporal electromagnetic radiation distribution of two serial antennas is sensitive to the three-dimensional pattern of the optical excitation source. One can, in turn, vary this distribution continuously by optical means to reconfigure the array.  相似文献   

19.
Spatiotemporal shaping of terahertz pulses   总被引:1,自引:0,他引:1  
We report temporal shaping of few-cycle terahertz pulses, using a slit in a conductive screen as a high-pass filter. The filter's cutoff frequency was tuned by changing the width of the slit; the slope of the cutoff transition was altered by changing the thickness of the screen. We measured the transmission function of the filters, using large-aperture photoconducting antennas to create and detect the incident and transmitted electric field. Our experimental results were in excellent agreement with the performed finite-difference time-domain simulations of the propagation of the pulse through the slit. When the screen thickness was greater than the slit width, the filter was well modeled by a short, planar waveguide. Using a simple transfer function, we accurately describe the sharp cutoff and dispersion of such a filter.  相似文献   

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