عنوان پایان‌نامه
افزایش توان تراهرتز تولید شده توسط یک ترکیب کننده ی نوری
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2311
- تاریخ دفاع
- ۱۳ مهر ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمد طلابی مزرعه نو
- استاد راهنما
- جلیل اقا راشدمحصل
- چکیده
- تولید امواج تراهرتز به عنوان مقدماتی ترین و اساسی ترین چالش فناوری تراهرتز، تا به امروز موضوع تحقیقات گسترده ای بوده است. در همین راستا، راهکارهای متعددی در طراحی، پیاده سازی و بهبود منابع امواج تراهرتز ارائه شده است. بهبود توان خروجی و بازده ترکیب کننده های نوری، به عنوان یکی از مهم ترین و رایج ترین ادوات تولید امواج تراهرتز، هدف اصلی این پایان نامه می باشد. بر این مبنا، استفاده از ساختارهای فلزی در ناحیه ی فعال این ادوات مورد توجه قرار می گیرد. به همین جهت، ابتدا خواص پلازمونیک ساختارهای فلزی بررسی می شود. سپس، پلازمون های سطحی و شرایط بهینه ی تحریک آن ها مطالعه و شبیه سازی می شود و چیدمان آزمایشگاهی برای تحریک عملی آن ها طراحی و پیاده سازی می شود. همچنین، توری های فلزی عبوری، به عنوان یکی از ساختارهای پر کاربرد فلزی در ناحیه ی فعال ترکیب کننده های نوری، مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور از یک روش تحلیلی موسوم به تقریب امپدانس سطحی استفاده می شود. با بهره گیری از این روش مودهای تشدیدی توری های فلزی با شکاف های کوچک تر از طول موج به صورت جامع تحلیل می شود. با تفکیک این تشدیدها به تشدیدهای موجبری و تشدیدهای پلازمونیک، ویژگی های آن ها مورد بررسی قرار می گیرد . سپس , برمبنای ویژگی های تشدیدی این توری ها، یک ساختار بهینه برای ترکیب کننده ی نوری ارائه و عملکرد آن ارزیابی می شود. نشان داده می شود که با طراحی صحیح توری های فلزی در ناحیه ی فعال، می توان میزان تولید جریان تراهرتز در ترکیب کننده های نوری را تا 5 برابر افزایش داد. همچنین، برای اولین بار ترکیب کننده های نوری با ویژگی های مستقل از زاویه ی تابش پرتوهای لیزر ارائه می شود.
- Abstract
- Generation of terahertz waves has been one of the most fundamental challenges of the terahertz technology. In order to address this challenge, various solutions have been proposed regarding the design, implementation, and improvement of terahertz sources. In this thesis, the aim is to enhance the output power and efficiency of photomixers which are among the major and promising terahertz sources. To achieve this goal, metallic structures are used in the active region of photomixers. In the first step, plasmonic properties of such structures are investigated. Surface plasmons are studied and the optimum conditions for their excitation are derived. Then, an experimental setup is designed and implemented to excite and characterize surface plasmons. In the next step, transmission metallic gratings are studied which are widely used in the active region of photomixers. To do this, an analytical method is used which is based on modal expansion and surface impedance approximation. Using this method, resonant modes of the metallic gratings with sub-wavelength slits are thoroughly analyzed which are divided into two groups: waveguide and plasmonic resonances. In the final step, based on the resonant behavior of metallic gratings, an optimum photomixer is designed and its performance is investigated. It is shown that with proper design of metallic transmission grating in the active region of photomixers, generation of terahertz photocurrents can be enhanced up to 5 times. In addition, for the first time, to the best of our knowledge, a photomixer is proposed that its properties are independent of the angle of the incident of laser beams.
