基于光电导方法的THz波通信系统的研究

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太赫兹辐射通常是指波长在3mm~30μm(0.1THz~10THz)区间内的远红外电磁辐射。其波段位于微波和红外光之间,处于电子学向光子学过渡的领域。近十几年来,由于超快激光技术的迅速发展,为太赫兹脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源,使太赫兹辐射的机理研究、检测技术和应用技术得到蓬勃发展。太赫兹通信集成了微波通信与光通信的优点,同时相比较这两种现有的通信手段,太赫兹波表现出了一些特有的性质。太赫兹技术在远程遥感、雷达监测、国防建设、大气环境监测、生物医药检测、国民安全、高效高速的通信与传输等领域都有很好的应用前景。所以,太赫兹技术的研究对国家经济与国防安全都有重大的应用价值。  目前的太赫兹通信系统中,关于太赫兹的通信手段和设计方案大致分为射频类、光子学类、激光器类。而本论文的是将传输信号加载到太赫兹波上,利用太赫兹时域光谱技术实现太赫兹波的无线传输,成功实现了65cm的室内无线传输。并讨论了太赫兹波在等离子体中的传输情况。具体的工作包括:  高指向性、高增益的太赫兹源、精密可靠的收、发天线以及高效的调制技术,高效可靠的传输技术是高传输率的保证。从GaAs天线辐射太赫兹波的理论模型上分析了太赫兹的辐射机理以及影响太赫兹波辐射强度的主要因素。同时从实验的角度来验证斩波器频率、探测光功率、泵浦光功率、激光脉冲的中心波长等因素对系统信噪比和辐射太赫兹波的影响。  实验室系统的搭建工作。参与搭建与设计了实验室的太赫兹时域光谱系统,以及后期系统优化工作。并在此基础上实现了对天线的直接调制,基于太赫兹时域光谱系统完成了太赫兹现信号传输,将太赫兹作为载波,完成了65cm的室内无线传输。  对信号的处理。为了减小信号传输的失真率并提高系统的信噪比,实验讨论了各种因素对信号传输的影响。对不同频段信号的传输情况和加载信号的强弱都做了相应的讨论和研究。  同时,对太赫兹波在经过等离子体中的传输特性做了系统的研究。观察太赫兹波在等离子体中的衰减,通过等离子流体力学模型讨论等离子体的参数对太赫兹信号传输的影响,并通过实验证明了THz波在等离子体中的衰减遵循的规律与理论相吻合。
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