تحلیل، طراحی و شبیه سازی آنتن های تراهرتز در حالت پالسی و موج پیوسته

آنتن های تراهرتز فوتو رسانا از متداول ترین ادوات در سیستم های تراهرتز هستند. در این ادوات روش مورد استفاده برای تولید و آشکارسازی امواج تراهرتز عبارتست از تحریک کردن یک آنتن فوتو رسانا با پالس های اپتیکی فوق العاده کوتاه که ساختار آنتن روی یک زیربنا از جنس فوتورسانا قرار می گیرد و الکترودهای آن بوسیله یک ولتاژ جریان مستقیم تغذیه می شوند. پالس های لیزر حامل های باردار را در زیربنا که روی آنتن فلزی رفت و برگشت می کنند به حرکت در آورده تا ضمن تولید جریان الکتریکی، یک سیگنال را در باند تراهرتز تشعشع یا آشکارسازی کنند. بنابراین تحلیل یک آنتن فوتو رسانا نیازمند حل همزمان معادلات فیزیک نیمه هادی و معادلات ماکسول می باشد. در این پایان نامه ابتدا به معرفی منابع مختلف تولید امواج تراهرتز و مزایا و معایب و قابلیت¬های آن ها پرداخته شده سپس آنتن¬های فوتورسانا مورد بررسی قرار گرفته که بیشترین میزان کاربرد را در تولید امواج تراهرتز دارند. با انجام تحلیل ها و همچنین شبیه¬سازی¬های مختلف عوامل موثر در بهبود عملکرد آن ها شناسایی و چگونگی عملکرد بهتر آن¬ها بیان شده است. برای طراحی مناسب و قابل اطمینان، تحلیل و طراحی و مدل سازی این آنتن ها به شیوه ای دقیق و بدون هرگونه تقریب معمول صورت گرفته است. به دلیل نحوه کارکرد این آنتن ها و همچنین داشتن دقت بالا در طراحی آن ها، در این پایان¬نامه از دو ابزار شبیه سازی مختلف برای مدل سازی آن ها استفاده شده است. از نرم افزار الکترونیک نوری بمنظور یافتن دقیق شدت اپتیکی جذب شده و نرخ تولید اپتیکی حامل ها درون زیربنا از طریق حل یک مساله پراکندگی نوری استفاده می شود. سپس معادلات حاکم بر انتقال حامل باردار درون زیربنا حل می شوند تا جریان فوتوالکتریک تراهرتز با درنظر گرفتن پارامترهای ماده بصورت واقع گرایانه بدست آید. از طریق نرم افزار الکترومغناطیسی تمام موج و با استفاده از جریان فوتوالکتریک محاسبه شده توسط نرم افزار الکترونیک نوری، پارامترهای آنتن و توان تراهرتز تشعشع شده بدست می آیند. در طی روش شبیه سازی ارائه شده اثر پارامترهای آنتن تراهرتز روی جریان فوتوالکتریک تراهرتز برای ناحیه فعال با ساختارهای هندسی مختلف مورد بررسی قرار گرفته اند.