热门搜索: 论文 发表 社科期刊 北大核心 南大核心 cssci 科技期刊 教育

超导太赫兹辐射源物性与调控研究

发布时间:2019-01-08 11:43  文章来源:笔耕文化传播
【摘要】:高温超导本征约瑟夫森结阵(Bi_2Sr_2CaCu_2O_8单晶)制备了成的超导太赫兹辐射源因其特殊的器件特性,如其辐射波为连续波、辐射频率连续可调、频段适中、功率可观等,而越来越受到研究人员的关注,也有望成为适合实际应用的连续波太赫兹辐射源,并促进太赫兹技术的发展。在对超导太赫兹辐射源的研究过程中,我们在国际上首创了集成超导太赫兹辐射源辐射特性测试和低温扫描激光显微镜成像测试的综合测试系统。该系统可同时检测超导太赫兹辐射源的外部辐射特性和器件内部的电磁能量分布以及温度分布。此套测试系统极大地帮助我们加深了对超导太赫兹辐射源器件物理的理解,并帮助改进超导太赫兹辐射源的设计、提升超导太赫兹辐射源的性能。利用该综合测试系统,我们研究了辐射源器件的辐射特性与器件内部电磁驻波的关系。在器件辐射功率达到峰值时,我们在器件内部测得了满足谐振模式与频率关系的驻波图案,得出了器件中电磁谐振增强辐射功率的结论。在通过综合测试系统理解了辐射源的器件物理后,我们针对实际应用的需求,设计和制备了原创结构的超导太赫兹辐射源,同时也提出了改善太赫兹辐射源辐射特性的外部调节技术。针对实际应用对太赫兹辐射源提出的调控需求,我们设计了 "三端-独立"结构超导太赫兹辐射源。有别于传统的超导太赫兹辐射源,该种结构的超导太赫兹辐射源具有三个电极。采用特殊的电流偏置方式,能够在超导太赫兹辐射源内部产生可以移动的高温热区。通过控制辐射源内部高温热区的位置,在总偏置电流固定的情况下,辐射频率可调范围为8%;在电流偏置比例固定的情况下,辐射频率可调范围为10%-20%。因此,通过这种器件结构,我们实现了调控超导太赫兹辐射源辐射特性的目的。此外,受器件焦耳热产生的高温热区能影响超导太赫兹辐射源辐射特性这一特殊物理现象的启发,我们提出了使用外部热源激励辐射源器件,进而调谐辐射源辐射特性的调控方案。我们采用聚焦的激光束来调控辐射源器件后,辐射源的功率可在100%-175%之间连续调节。通过研究激光束调控后的辐射功率与激光的位置以及激光光强等因素之间的关系,我们得到了聚集激光束作为额外热源对超导太赫兹辐射源的调控机制,并能可控地使用激光束调谐超导辐射源。综上,通过设计、搭建原创的测试系统,我们研究了超导太赫兹辐射源中的多种物理现象,并由此提出、实现了创新结构的超导太赫兹辐射源器件和创新的太赫兹辐射源的外部调谐方案,以满足实际应用对太赫兹辐射源调控方面的需求。
[Abstract]:The superconducting terahertz radiation source prepared by high temperature superconducting intrinsic Josephson junction array (Bi_2Sr_2CaCu_2O_8 single crystal) is suitable for its special device characteristics, such as continuous wave, continuously adjustable radiation frequency and moderate frequency range. Because of its considerable power, researchers are paying more and more attention to it, which is expected to be a continuous wave terahertz radiation source suitable for practical application, and to promote the development of terahertz technology. In the process of studying superconducting terahertz radiation source, we have created a comprehensive testing system which integrates the radiation characteristics of superconducting terahertz radiation source and the low-temperature scanning laser microscope imaging test. The system can simultaneously detect the external radiation characteristics of the superconducting terahertz radiation source and the electromagnetic energy distribution and temperature distribution inside the device. This test system has greatly helped us to deepen our understanding of the physics of superconducting terahertz radiation sources and to improve the design of superconducting terahertz radiation sources and improve the performance of superconducting terahertz radiation sources. Using the integrated measurement system, we study the relationship between the radiation characteristics of the radiation source devices and the electromagnetic standing waves inside the devices. When the radiation power of the device reaches the peak, the standing wave pattern satisfying the relationship between the resonant mode and the frequency is measured in the device, and the conclusion of the electromagnetic resonance enhanced radiation power in the device is obtained. After understanding the device physics of the radiation source through the comprehensive test system, we designed and fabricated the superconducting terahertz radiation source with original structure according to the practical application demand. At the same time, the external regulation technology to improve the radiation characteristics of terahertz radiation source is also proposed. In order to meet the requirements of practical applications for the regulation of terahertz radiation sources, we have designed a "three-terminal independent" superconducting terahertz radiation source. Different from the traditional superconducting terahertz radiation source, the superconducting terahertz radiation source has three electrodes. By using special current bias, a movable high temperature heat region can be generated in the superconducting terahertz radiation source. By controlling the position of the high temperature heat region inside the radiation source, the radiation frequency can be adjusted in the range of 8 when the total bias current is fixed, and in the case of fixed current bias ratio, the adjustable range of the radiation frequency is from 10 to 20. Therefore, through this device structure, we can control the radiation characteristics of superconducting terahertz radiation source. In addition, inspired by the special physical phenomenon that the high temperature heat region produced by the Joule heat of the device affects the radiation characteristics of the superconducting terahertz radiation source, we propose to use an external heat source to excite the radiation source device. And then tuning the radiation characteristics of the radiation source control scheme. After the focused laser beam is used to control the radiation source device, the power of the radiation source can be continuously adjusted between 100% and 175%. By studying the relationship between the radiation power of the laser beam and the position of the laser and the intensity of the laser, we obtained the mechanism of the superconducting terahertz radiation source by using the aggregated laser beam as an additional heat source. The laser beam can be used to tune the superconducting radiation source. In summary, by designing and building an original testing system, we have studied various physical phenomena in superconducting terahertz radiation sources, and put forward that, The novel superconducting terahertz radiation source device and the innovative terahertz radiation source external tuning scheme are realized to meet the requirements of practical application in the regulation of terahertz radiation source.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O551;O441.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李旭;;魔力太赫兹 神奇“先锋队”——访首都师范大学太赫兹波谱与成像实验室[J];中国发明与专利;2012年04期

2 ;第六届超快现象与太赫兹波国际研讨会[J];科技导报;2012年14期

3 Bradley Ferguson,张希成;太赫兹科学与技术研究回顾[J];物理;2003年05期

4 张蕾,徐新龙,汪力,李福利;太赫兹射线成像的进展概况[J];首都师范大学学报(自然科学版);2005年01期

5 周泽魁;张同军;张光新;;太赫兹波科学与技术[J];自动化仪表;2006年03期

6 李玉林;陈华;汪力;彭慰先;;太赫兹波的产生、传播和探测[J];现代物理知识;2006年03期

7 江世亮;邱德青;王禹;;太赫兹:又一场“前沿革命”——该技术“空白领域”渐成热门,将极大地改变人类生活[J];世界科学;2006年10期

8 戴建明;谢旭;张希成;;利用空气来探测脉冲太赫兹波[J];物理;2007年03期

9 王琳;陈鹤鸣;;太赫兹辐射源与波导耦合研究新进展[J];光电子技术;2007年04期

10 张刚;;浅谈太赫兹波技术及其应用[J];科技广场;2007年11期

相关会议论文 前10条

1 张存林;牧凯军;;太赫兹波谱与成像[A];第八届全国光学前沿问题讨论会论文集[C];2009年

2 张敏;权润爱;阮双琛;梁华伟;苏红;;连续太赫兹波在产品分布检测中的应用[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年

3 戴厚梅;刘劲松;;空气中产生太赫兹波过程的研究进展[A];第十三届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2011年

4 李喜来;徐军;曹付允;朱桂芳;侯洵;;太赫兹波军事应用研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

5 张存林;赵国忠;;太赫兹波的应用[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

6 张存林;赵国忠;沈京玲;张岩;;太赫兹波谱与成像[A];第七届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集[C];2007年

7 范文慧;;太赫兹波谱成像技术与应用[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年

8 赵国忠;梁卫华;张存林;杨国桢;;太赫兹波传播特性及成像研究[A];第七届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集[C];2007年

9 郭澜涛;牧凯军;左剑;张振伟;张存林;;爆炸物的太赫兹超宽带光谱研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

10 孟增睿;张伟斌;;太赫兹光谱探测技术在安全领域的研究进展[A];第二届全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集[C];2013年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 袁志勇;张岩:借太赫兹波“穿墙透视”[N];科技日报;2013年

2 本报记者 江世亮 邱德青 实习生 王禹;太赫兹:又一场“前沿革命”[N];文汇报;2006年

3 记者 任海军;有设备会“透视”可“分辨”爆炸物[N];新华每日电讯;2010年

4 常丽君;太赫兹脉冲可提高砷化镓电子密度[N];科技日报;2011年

5 本报记者  缪琴;神奇“太赫兹”改变你生活[N];成都日报;2006年

6 常丽君;科学家开发出石墨烯太赫兹设备样机[N];科技日报;2012年

7 ;英“远程透视眼”能看穿衣服,但不看“隐私”[N];新华每日电讯;2008年

8 实习记者 唐焘逸;反暴恐利器:国内首台太赫兹安检仪发布[N];中国航空报;2014年

9 刘霞;集成太赫兹收发器在美问世[N];科技日报;2010年

10 本报记者 侯铁中;太赫兹研究的中国高度[N];科技日报;2014年

相关博士学位论文 前10条

1 王伟涛;新型太赫兹参量源研究[D];山东大学;2015年

2 张彪;太赫兹雷达成像算法研究[D];电子科技大学;2015年

3 黄海漩;基于二元光学矢量理论的太赫兹亚波长功能器件研究[D];深圳大学;2015年

4 李辉;基于连续太赫兹波检测人体呼吸运动的研究[D];第四军医大学;2015年

5 苟君;基于氧化钒辐射热计的室温太赫兹探测器研究[D];电子科技大学;2014年

6 赖伟恩;太赫兹时域光谱与新颖太赫兹薄膜器件的研究[D];电子科技大学;2015年

7 陈琦;几种新型微波无源器件及太赫兹滤波器的研究[D];电子科技大学;2014年

8 王蓉蓉;大气水凝物中THz波和红外波的辐射传输特性[D];西安电子科技大学;2015年

9 刘建军;太赫兹时域光谱技术在转基因物质检测上的识别方法研究[D];西安电子科技大学;2015年

10 刘项;基于金属表面等离子激元的太赫兹波段功能器件研究[D];浙江大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 马欣然;木材的太赫兹波光谱特性及参数提取算法研究[D];东北林业大学;2015年

2 唐关琦;大能量纳秒太赫兹参量源研究[D];山东大学;2015年

3 李进;基于太赫兹时域光谱技术的水蒸汽传输特性研究[D];西南科技大学;2015年

4 王磊;亚波长金属微结构对太赫兹波偏振调制作用的研究[D];复旦大学;2014年

5 吴三统;基于单片集成二极管技术的太赫兹倍频链路研究[D];电子科技大学;2014年

6 孙振龙;太赫兹快速成像系统的研究[D];南京大学;2014年

7 樊霖;太赫兹探测器读出电路设计[D];电子科技大学;2015年

8 谢佳林;基于钽酸锂晶体的热释电太赫兹探测系统的设计[D];电子科技大学;2015年

9 孙琳琳;太赫兹波段基于HEMT人工微结构的制备与基础研究[D];电子科技大学;2015年

10 丁杰;基于表面微结构的太赫兹吸收层研究[D];电子科技大学;2015年



本文编号:2404552


论文下载
论文发表
教材专著
专利申请


    下载步骤:
    1.微信扫码,备注编号 2404552.
    2.
    点击下载


    本文链接:http://www.bigengculture.com/shoufeilunwen/jckxbs/2404552.html