太赫兹波段特性及相关应用发展
- 概述
太赫兹(THz)信号是指频率介于毫米波与红外光之间的电磁波,兼有微波毫米波与红外光两个频段的特性。相比于微波、毫米波频段的信号,太赫兹频段的波长较小,更适合于极大信号带宽和极窄天线波束的实现,获得目标的精细成像,从而有利于目标的识别。研究太赫兹波段多导体耦合结构势在必行，并且研究在太赫兹波段下的多导体耦合结构的特性对深入了解太赫兹的性能至关重要，将成为太赫兹频段开发和应用的基础。
太赫兹传输线的研究是最不可或缺的一部分，是太赫兹频段开发和应用的基础。目前由于缺乏低损耗和低色散的导波结构，太赫兹技术的发展受到很大的限制，因此研究和开发高性能的新型太赫兹导波结构具有非常积极和重要的意义。如何对电磁场进行约束以及进行有效传输是太赫兹导波结构研究的重要问题。人们对新型太赫兹导波结构以及它们各自的传输特性已经进行了大量的研究，并且取得了一些重要的成果。从研究成果中不难发现，这些导波结
构虽然都具有各自的特点，但均存在一定的问题，如场约束能力不够、色散过大、结构过于复杂以及损耗不够低等。因此，在进行新型太赫兹导波结构的下一步研究时，应该将微波毫米波技术更好的与光技术相结合，更广泛的对新材料和新加工工艺进行研究。随着太赫兹技术的日益发展，人们对高性能导波结构的需求将会更加迫切，这也说明了对新型太赫兹导波结构进行研究的必要性。
- 主题
目前人们已经提出了一些太赫兹导波结构，从使用的材料来看，这些导波结构大致可分为下面几类: 主要由金属构成的导波结构。从结构上又可以将其分为如下几大类：传统的金属矩形波导或圆波导、金属线导波结构、G线导波结构以及内镀膜空芯导波结构。主要由介质构成的导波结构。按照结构可以大致将其分为两大类：介质集成导波结构和介质缝隙导波结构。光纤：根据其传输机理又可以分为两种：全内反射—它是一种经典方法，被广泛应用于光波导中；外部反射—它主要来源于最近发展起来的光子晶体光纤。光纤的主要类型有如下几种：塑料光纤,光子晶体光纤,聚合物光纤,新型材料构成的太赫兹导波结构。
目前，许多关于太赫兹传输线的研究工作正在进行，一些新型太赫兹导波结构也被提了出来用于传输太赫兹波。在这些研究中，人们所使用的电磁仿真软件，如Ansoft HFSS以及CST，在微波和毫米波频段能够准确的进行计算，但是这些结果的准确性有赖于软件模型库中多导体模型的形状参数的准确描述。随着频率的提高，特别是在太赫兹频段，多导体的参数将会发生一定的变化，从而对这些太赫兹导波结构的传输特性产生影响，因此有必要对多导体的模型进行分析，研究出这些模型在太赫兹频段特性的区别。
- 总结
只有在充分研究和利用太赫兹的基础上，太赫兹的应用研究才能够得到更深入的发展。本文分别对微带结构，共面波导结构和槽线结构及各自的传输特性进行了研究，分析了不同的结构参数对波导传输特性的影响，并对比单带双带模型对波导传输损耗结果所产生的偏差影响。这些太赫兹导波结构具备了低损耗、低色散以及强场约束能力的传输特性，达到了预期的研究目的。本文的研究工作将有助于推动太赫兹传输线的发展，为太赫兹技术的深入研究奠定一定的基础。对波导的材料参数模型的研究主要集中在金属材料的结构上，但研究内容还不够完善，只是在理想条件下的仿真模拟，如在实际应用中材料表面粗糙度等因素还未考虑进来，因此在下一步的工作中，将继续完善对太赫兹导波结构的研究，并对介质结构的参数模型进行深入的分析。
- 参考文献
[1]叶龙芳，张勇，徐锐敏，林为干，三层介质微带线太赫兹传输特性研究[J],全国微波毫米波会议论文集，2011
[2]余主正，汤晓黎，王欣然，介质金属膜椭圆太赫兹空芯光纤的传输特性研究[J],光学学报,2013
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