基于氖灯的GDD制备及探测机理研究

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因为太赫兹波的独特性质,太赫兹技术在安全检测、宽带通信、医疗检测和空间技术等应用领域具有广阔的发展前景。然而通常所用的探测装置造价昂贵、工作条件易受环境影响,对太赫兹技术的实验操作和应用推广造成了限制。辉光放电探测器(GDD)具有响应速度快、室温可操作、高电学耐受性及造价低廉等特点,为太赫兹探测器的研究提供了新的思路。  本文介绍了利用氖灯制备GDD,并测试了GDD的放电特性、不同放电状态下GDD对太赫兹信号的响应率及噪声功率谱。认为GDD工作在辉光放电及异常辉光放电区域时,可用于对太赫兹信号的探测。实验测得工作电流为8.8mA时,GDD对0.2 THz的太赫兹波的响应率可达0.55 V/W,噪声等效功率为1.26×10-6 W/Hz1/2。实验还发现随着GDD放电电流的增加,响应率增加,噪声减小。  结合气体放电理论,对GDD的工作特性进行了分析。结合早期GDD对于微波段的探测机理,分析了GDD对于太赫兹波段的探测机理。认为入射太赫兹波增加了GDD放电空间中电子的能量,从而增加了电子与气体原子发生电离碰撞与激发碰撞的频率,使得放电空间中产生新的电子-正离子对。新产生的电子在直流偏置电场下进一步加速产生电离碰撞,引起内部的电信号放大,最终增加了GDD的放电电流。  利用连续太赫兹波透射式成像系统,分别以GDD和肖特基二极管作为探测器,进行了太赫兹波成像实验。获得了对比度,空间分辨率相近的样品太赫兹图像,表明GDD可以用于连续太赫兹波成像。利用GDD搭建太赫兹迈克尔逊干涉仪,测试了太赫兹波的干涉信号,测得耿氏振荡器输出频率为0.187 THz。
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