衍射高斯波束分析方法在太赫兹频段的应用

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与微波、红外系统相比,准光技术尤其是其中的太赫兹技术,应用已经日益广泛。太赫兹技术在军事、民用方面有着广泛的用途,如在通信、目标探测、制导、遥感探测、射电天文、不接触式金属探测、等离子体诊断等领域它都有着无法比拟的优越性。当今时代,频率的使用越来越受到重视,各国也十分重视频率资源的开发。向更高频率发展已经是当前科学技术的一个趋势。未来太赫兹频段的应用也会越来越广泛。   准光系统的近似方法主要有衍射分析法、物理光学法、几何光学法及模式分析法这几大类。现有的准光网络系统的设计方法基本是基于几何光学方法展开的,因为在设计阶段几何光学法要求简单、思路清晰。而在结果仿真阶段,物理光学方法以及其他一些相应的积分方法能够获得较高的精度。但后期仿真验证的计算量与存储量都比较大。衍射高斯波束分析方法DGBA的开发来自于英国伦敦大学玛丽女王学院(QMUL)。对于毫米波亚毫米波准光系统的分析来说,它是一种先进的计算方法,结合了可模块化的物理光学方法(Physical Optics-PO)以及计算准确简捷的几何光学方法(Geometrical Optics-GO)的优点。在毫米波亚毫米波频带上它的计算速度与传统的物理光学算法(GRASP)相比要快10倍以上。   作者所参与的项目主要涉及衍射高斯波束分析方法DGBA和基于DGBA和PMM算法的SiMatrix软件应用。本文主要探讨和验证了在太赫兹频段DGBA算法的适用性。首先从理论进行分析和验证。从太赫兹波束和高斯馈源的耦合,以及传播特性的研究这两方面提供了衍射高斯波束分析方法在太赫兹频段适用的理论依据。其次,从初步结论来看,结合单通道和双通道准光网络系统的设计和仿真以及结果对比,更加验证了该方法在太赫兹频段推广的可适性,同时基于DGBA和PMM算法的SiMatrix软件也在太赫兹频段的应用也表现出了很多优势。
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