利用倒角提高太赫兹偶极子光电导天线辐射功率-易迪拓培训.PDF

第26卷增手{】 电 波 科学学报 V01．26，Sup。 20il年10月 CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCE october。2011 利用倒角提高太赫兹偶极子光电导 天线辐射功率 刁俊铭1 杨 峰1 欧阳骏1 杨 鹏1 周海京2 (1．电子科大大学电子工程学院，四川成都611731； 2．北京应用物理与计算数学研究所．北京100094) 摘要对儡极子光电导天线采用不同倒角半径时激光照射区处偏置电场分布与对 天线辐射性的影响能进行研究。光电导天线的是目前最为常用的脉冲太赫兹波源之 一，它所辐射的太赫兹(THz)脉冲的幅度正比于缝隙处的偏置电场。通过对偶板子 边缘拐角处的倒角设计，可以有效提高其最大偏置电场，从而提高发射功率。经过仿 真分析发现当倒角半径大于5时，THz的辐射功率可以提高6倍。 关键词 太赫兹辐射；偶极子光电导天线；偏置电场分布；倒角半径 中图分类号TN011 电流的上升时间为200fs，下降时间为500fs，光电 1．引 言 太赫兹(THz)频段位于微波与红外波之间，近示，偶极子天线的长度为L=80pm，宽度为Ⅳ=20 年来在物理学、化学、生物医学、天文学和环境科学 弘m，倒角半径为R，激光照射区的直径为W，偶极子 V． 具有极其广泛的应用[1]。光电导天线是目前最广泛 的外加偏置电压为20 使用的脉冲THz发射源之一，它利用飞秒激光脉冲 照射在光电导材料上产生的瞬态光生载流子做加速 运动，形成的皮秒量级的电流脉冲通过天线向外辐 射。但是辐射功率低，极大的限制其潜在应用。由 于光电导天线产生的脉冲THz的幅度正比于光生 载流子的偏置场[2]，因而在保证光电导材料不发生 击穿的情况下，通过提高光电导天线的激励区的最 大偏置电场可以有效地提高THz脉冲的辐射功 率[3]。对光电导天线的耐高压的设计是一种十分有 图l偶极子光电导天线结构 效但又一直被人们所忽略的提高THz辐射功率的 方法。通过对偏置电场的研究发现，场强最强处位 图2表示当倒角半径R取不同值时倒角处电 于偶极子的尖角处[4]。本文首先提出采用倒角的设 场的最大值ER与激励区电场E。(与半径尺变化无 计来提高其耐高压特性。以最为常用的偶极子光电 V／m， 关)的比值。当R=0肛m时，ER=4．5×107 导天线为例，对不同倒角半径，通过对偏置电场的分 x106 EL=4．5 V／m，由于光刻技术的精度的限制， 布与天线的辐射性能的仿真分析发现，当倒角半径 理想的直角并不存在，因此在图2的分析中均采取 大于5／Lm时，天线的最大辐射功率可以提高6倍。 R=0．1／xm代替R_--0肛m。此外，当改变L、Ⅳ时， 2．偏置电场的仿真 图2的曲线没有发现明显的变化。可以认为缝隙处 偏置电场的分布仅与倒角半径R有关。 为了简化模型，假设光生载流子产生的激励 联