太赫兹波段蜂巢晶格二维光子晶体传输特性的研究

运用平面波展开法优化了太赫兹波段蜂巢晶格二维光子晶体带隙结构,数值模拟得到了太赫兹波段蜂巢晶格光子晶体的最大TE模、TM模和完全带隙,通过光子晶体态密度分布进一步验证了所优化的带隙结构,并设计了对应带隙范围的太赫兹波器件。研究结果为太赫兹器件的开发提供了理论依据。     

动态可调的太赫兹超构表面

近年来,采用人工设计金属阵列的超构表面以实现对太赫兹波的调制受到越来越广泛的关注。设计了2种互补的亚波长金结构阵列超构表面,正、反结构2个超构表面对太赫兹波均有共振响应。利用光泵浦太赫兹时域透射光谱系统,通过控制泵浦光实现对太赫兹波的谱调制。仅需28 mW的外加泵浦光,反结构超构表面在0.91 THz处的振幅调制深度可达到95%。利用该反结构超构表面对太赫兹波的开关作用,进一步设计了太赫兹振幅全息图,希望利用该结构实现太赫兹波前的动态调控。初步的理论模拟验证了这一方法的可行性,可较好地实现对太赫兹波的动态调控。     

近太赫兹频段功率源技术发展与应用

太赫兹辐射源是太赫兹技术应用的基础。简要介绍了太赫兹辐射源的类型和发展现状,重点论述了近太赫兹频 段功率器件,主要包括折叠波导行波管、扩展互作用速调管、回旋管、返波器件等。分析了不同应用场景对太赫兹功率 器件的需求,论证相关器件在雷达、预警探测、航天测控等国防装备领域系统的应用。     

太赫兹波段正方晶格二维光子晶体传输特性的研究

应用平面波展开法研究太赫兹波段正方晶格二维光子晶体的传输特性,数值模拟得到了太赫兹波段圆柱组成正方晶格二维光子晶体的带隙变化和能态密度的分布规律,根据计算结果设计了（0.485~0.503）THz波段的滤波器。并且分析了当圆柱发生微小改变形成椭圆柱正方晶格二维光子晶体时的带隙特性,研究结果为太赫兹器件的开发提供了理论依据。     

微型真空电子器件技术研究

微波真空电子器件的频率正在向毫米波、亚毫米波甚至太赫兹频率扩展,随着器件频率的提高,高频结构的尺寸越来越小,传统的机械加工方法已经不能满足零部件精度的要求,需要借助微细加工技术.这一类利用微细加工技术,特别是深刻技术,如LIGA,DEM,DXRL、DRIE等,制作的真空器件,已经形成一门新兴的交叉学科,微真空电子学及相应的技术和应用.本文对目前微真空电子器件的现状,深刻技术在器件加工的应用进行了分析,希望对开展这些研究打下基础.     

基于相位梯度光栅介电超表面的高效太赫兹波异常反射器

太赫兹(THz)波由于其诸多独特的性质,有着广泛的应用前景。然而由于相关材料和器件的发展相对滞后,太赫兹技术在实际中的应用尚有诸多限制。超材料和超表面概念的提出,能够对太赫兹波的相位、振幅、偏振进行有效操控,为太赫兹技术的发展提供了许多新的思路。其重要的功能之一是依靠相位不连续将入射波反射到非镜面方向,即通称的广义斯涅尔定律。然而,此前报道的大多数异常反射装置的效率都相对较低,在实际应用中存在局限性。针对这一问题,文中提出了一种太赫兹超表面异常反射器,将法向入射光反射到40°方向且不改变其偏振,并从理论上阐述了提高效率的思路,且通过数值模拟展示其有效性。通过使用全介质材料构建超表面从而消除材料损耗,并利用不同布洛赫波的耦合以提供非局部响应,令器件的工作效率超过99%。此外,这一设计理念可以推广到偏振无关器件中,并且对其他类似的器件也有一定参考意义。这一工作有潜力被应用于太赫兹波激光器、太赫兹波腔谐振器等太赫兹波实际器件中。     

基于合成技术的毫米波太赫兹固态功放研究进展

随着下一代通信和装备向着更大带宽和更高精确度的方向发展,毫米波太赫兹频段成为微波技术研究的重点方向。发射功率是太赫兹系统中的关键指标,功率的大小直接决定了系统的作用距离。近些年来,毫米波太赫兹频段的固态功率器件取得了显著进步,推动了国内外太赫兹固态功率放大器的工程实现。本文介绍了国际上毫米波太赫兹频段功率合成技术和固态功放的研究现状,以及我国特别是南京电子器件研究所在W波段与G波段基于径向功率合成技术、矩形波导合成技术以及硅基波导合成技术的固态功放模组的最新研究进展。     

真空电子器件输出窗次级电子倍增效应研究进展

真空电子器件在毫米波和太赫兹波频段具有大功率的天然优势,可用于构建高效率、大功率的毫米波和太赫兹辐射源,对高功率微波技术及太赫兹技术的发展具有十分重要的意义。输出窗是真空电子器件的关键部件,输出窗击穿是器件失效的主要原因之一,而次级电子倍增效应被认为是输出窗击穿的主要原因。本文梳理了目前分米波及厘米波波段真空电子器件输出窗的研究现状,在此基础上梳理了这一领域未来研究的主要发展方向,以期为未来真空电子器件向更高功率和更高频率等级发展提供参考。     

真空电子太赫兹器件研究进展

太赫兹波因其具有电子学与光子学的特性,所以在深空探测、无损检测、通信及安检等领域有巨大应用潜力.近些年,太赫兹技术的迅猛发展离不开太赫兹真空电子器件的不断进步.由于尺寸共度效应及电子束发射性能的限制,这类器件在迈向更高频段过程中遇到了不小的困难.针对这些问题,研究人员通过改良高频结构、控制加工精度、制备更优性能的材料、...     

太赫兹无线和有线融合通信技术的研究与展望

随着5G的移动互联及物联网相交织等新型业务的蓬勃发展,对未来通信系统传输容量、传输速度以及误码率等要求愈来愈高。介于毫米波与远红外光之间的太赫兹频段兼有微波和光波的特性,具有低量子能量、大带宽、良好的穿透性。近年来太赫兹通信系统成为研究热点之一,但太赫兹无线通信存在视距传播以及较大路径损耗缺点,太赫兹无线和有线融合传输则兼具两者优点。本文分析了光子太赫兹信号产生、光子太赫兹无线链路传输和光子太赫兹光纤链路传输过程中涉及的器件和技术,重点介绍了太赫兹有线传输的研究现状,并通过基于强度调制直接检测实现1.485 GBaud 350 GHz的1 m太赫兹光纤有线实时传输视频实验,展现了太赫兹有线传输巨大的发展潜力。     

二维光子晶体正方晶格传播特性的研究

应用平面波展开法研究了二维光子晶体及其波导的传播特性。根据计算得到光波在0．223．5Hz至0.28Hz波段能在波导中很好的传播。并且分析了当圆柱半径从0.1μm至0.5μm发生改变时的带隙规律,研究结果为光子晶体波导器件的开发提供了理论依据。     

太赫兹多谐振Metamaterials的研究与设计

在安全检查、通信等领域有重要应用的太赫兹渡技术中,对无源器件的研究较为薄弱。为了设计实现该频段的多带无源器件。采用电响应Metamaterial及等效电路模型理论,通过双谐振结构仿真研究,得到几何参数对双谐振器件谐振性质影响的变化规律。并首次提出一种工作在THz频段的电响应三谐振Metamaterial结构设计。经过优化,得到一个具有强谐振且各谐振点分隔很好的Metamaterial结构。     

太赫兹3D打印透镜综述

太赫兹波由于其独特的电磁特性可应用于超高速率无线通信、生物化学物质检测以及高分辨率成像等领域。但由于太赫兹波的物理波长小,传统适用于低频的加工工艺难以满足其加工精度的要求;而微纳米加工工艺又具有加工复杂、成本高等缺点。3D打印技术的发展为太赫兹器件的加工提供了新的选择和更多的设计灵活度。文章介绍了香港城市大学太赫兹与毫米波国家重点实验室在3D打印太赫兹透镜方面的最新研究动态和实验研究新成果,包括基于3D打印的太赫兹高增益圆极化透镜、近场聚焦圆极化透镜、贝塞尔波束生成透镜的设计,高精度3D打印方法的探索以及太赫兹天线测试方法等。太赫兹3D打印透镜天线具有低成本、低损耗、能快速成型等特点,可应用于不同的太赫兹场景中。     

利用共振隧穿器件制作太赫兹波源

太赫兹波是振荡频率在100GHz～10THz范围的电磁波,利用共振隧穿器件高频高速的特点,适宜制作此波段的振荡源器件。指出与其他类型的太赫兹源器件相比,共振隧穿型太赫兹波源器件具有体积小、重量轻、便于与控制电路集成以及易于进行调制等特点;此外,还适宜用Si透镜进行功率合成,增大其总发射功率。给出几种重要太赫兹共振隧穿器件的结构、制造工艺和器件性能,作为太赫兹技术领域的研究人员选择太赫兹波源器件的参考。     

太赫兹滤波器

太赫兹技术在生物、国防以及基础研究等方面有重要的应用,要实现对太赫兹波技术的实际有效的应用,与之相关的太赫兹传导、滤波器件等功能器件至关重要.目前太赫兹滤波器结构主要基于二维光子晶体、超颖材料、表面等离子体等结构.就太赫兹滤波器的研究进展进行了总结,并对其今后的研究发展方向进行了分析.     

Differences of Band Gap Characteristics of Square and Triangular Lattice Photonic Crystals in Terahertz Range

Band gap characteristics of the photonic crystals in terahertz range with square lattice and triangular lattice of GaAs cylinders are comparatively studied by means of plane wave method （PWM）. The influence of the radius on the band gap width is analyzed and the critical values where the band gap appears are put forward. The results show that the maximum band gap width of photonic crystal with triangular lattice of GaAs cylinders is much wider than that of photonic crystal with square lattice. The research provides a theoretic basis for the development of terahertz （THz） devices.     

Development and Applications of High—Frequency Gyrotrons in FIR FU Covering the sub-THz to THz Range

Powerful sources of coherent radiation in the sub-terahertz and in the terahertz frequency range of the electromagnetic spectrum are necessary for a great and continuously expanding number of applications in the physical research and in various advanced technological processes as well as in radars, communication systems, for remote sensing and inspection etc.. In recent years, a spectacular progress in the development of various gyro-devices and in particular of the powerful high frequency (sub-terahertz and terahertz) gyrotron oscillators has demonstrated a remarkable potential for bridging the so-called terahertz power gap and stimulated many novel and prospective applications. In this review paper we outline two series of such devices, namely the Gyrotron FU Series which includes pulsed gyrotrons and Gyrotron FU CW Series which consist of tubes operated in a CW (continuous wave) or long pulse mode, both developed at the FIR FU Center. We present the most remarkable achievements of these devices and illustrate their applications by some characteristic examples. An outlook for the further extension of the Gyrotron FU CW Series is also provided.     

固态微波毫米波器件技术进展

固态微波毫米波半导体材料与器件、固态微波毫米波电路与模块、毫米波与太赫兹技术以及新型固态微波毫米波器件在近年来有很大的发展,在相控阵雷达、电子战、军民用通信领域有广泛的应用前景。当前这些器件应用较为集中于各类T/R组件。文章按固态微波毫米波半导体材料与器件、固态微波毫米波电路与模块、毫米波与太赫兹技术以及新型固态微波毫米波器件的顺序,概要介绍了固态微波毫米波技术的新进展。     

At the Dawn of a New Era in Terahertz Technology

The National Institute of Information and Communications Technology (NICT, Japan) started the Terahertz Project in April 2006. Its fundamental purpose in the next five years is to enable a nationwide technical infrastructure to be created for diverse applications of terahertz technology. The technical infrastructure includes the development of semiconductor devices such as terahertz quantum cascade lasers, terahertz-range quantum well photodetectors, and high-precision tunable continuous wave sources. It also includes pulsed terahertz measurement systems, modeling and measurement of atmospheric propagation, and the establishment of a framework to construct a materials database in the terahertz range including standardization of the measurement protocol. These are common technical infrastructure even in any terahertz systems. In this article, we report the current status of developments in these fields such as terahertz quantum cascade lasers (THz-QCLs) (with peak power of 30 mW, 3.1 THz), terahertz-range quantum well photodetectors (THz-QWPs) (tuned at 3 THz) an ultrawideband terahertz time domain spectroscopy (THz-TDS) system (with measurement range of from 0.1 to 15 THz), an example of a database for materials of fine art, and results obtained from measuring atmospheric propagation.     

Terahertz Technology Research at NICT

The National Institute of Information and Communications Technology (NICT) has been researching the use of terahertz (THz) band from its source to industrial applications. Major accomplishments to date include the development of THz devices such as a quantum cascade laser source, a portable stand-off imaging system, an establishment of propagation model, and a spectral database. We also encourage applications in a range of research fields, such as art conservation science. Because standardisation will be an important step in making the THz wave a common tool, NICT will be pursuing THz methodological activities.