光电导型太赫兹辐射源的研究
光电导型辐射源是目前能够产生高功率太赫兹(THz)电磁波的主要辐射源类型之一。锑化铟(InSb)材料具有很高的载流子浓度和载流子迁移率，是新型的光电导太赫兹辐射源材料。本文研究基于InSb材料的光电导型太赫兹辐射源，对光电导辐射源材料特性与光电导辐射源产生的THz场进行了详细研究，补充了光电导型太赫兹源的理论研究和数值计算。
首先，论文对光电导型太赫兹辐射源的材料特性进行了详细研究。研究了InSb材料的光生载流子浓度、迁移率、散射率以及表面反射率等性质。根据光电导辐射源产生太赫兹波的理论，光生载流子加速运动产生的表面瞬变电流是产生THz辐射的决定性参数。文中利用麦克斯韦方程组推导了光电导体表面电流与辐射场的关系。由于光电导材料的电导率是计算表面电流大小的关键参数，论文主要讨论了Drude-Lorentz模型、光吸收模型、等离子体振子模型、Lorentz修正模型四类适用于光电导型太赫兹辐射源电导率计算的模型。考虑到InSb材料的尺寸、抛物线型能带结构以及基本参数的时域计算方法，论文选择光吸收模型来计算InSb材料的电导率，从而可得光电导体表面电流大小。论文还利用半导体物理学的微观分析方法研究InSb材料的表面电流，得出的结论与光电导体表面电流公式计算得出的数值结果基本吻合，为研究人员寻求新型THz辐射源材料提供一个较好的研究方法与思路。
其次，本文分析了不同性质的飞秒激光泵浦对THz辐射场的影响。通过仿真得到辐射源产生的THz功率谱曲线，并对比了文献中的实验结果。仿真曲线能与实验结果较好吻合，验证了文中数值研究光电导辐射源的可靠性，为实际光电导太赫兹源的设计提供参考。本文还选取时域有限差分法(FDTD)，对InSb材料的光电导型太赫兹辐射源产生的THz场的传播特性进行了研究。利用Matlab软件仿真得出THz场的传播演变过程。由动态分布图得知，THz场在传播20ps时强度达到最大。
太赫兹;光电导;锑化铟;时域有限差分;辐射源
重庆邮电大学
硕士
物理电子学
潘武
2013
中文
O432.1
64
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）