تحلیل، شبیه سازی و طراحی سیستم تولید امواج تراهرتز مبتنی بر آنتن های فتوکانداکتیو

امواج تراهرتز در طیف الکترومغناطیسی، از نظر فرکانسی در حد فاصل محدوده علم الکترونیک و اپتیک قرار می گیرد. به همین دلیل تا مدت ها این محدوده فرکانسی، به گپ تراهرتز معروف بود. اما امروزه تحقیقات گسترده¬ای بر روی این بازه از فرکانس ها انجام می گیرد تا از روش های مختلف بتوان به فرکانس و توان تراهرتز مورد نظر دست یافت. در این پایان نامه تولید امواج پیوسته تراهرتز به روش فوتومیکس تحلیل و شبیه سازی شده است. در این روش آنتن بر روی زیرلایه فتوکانداکتیو مانند گالیم- آرسناید ساخته می شود و دارای دو الکترود فلزی است که با فاصله از هم قرار گرفته اند. لیزر فمتو ثانیه به فاصله میان الکترود¬¬ها تابیده می شود، همچنین یک ولتاژ مستقیم به گپ، از طریق الکترودها اعمال می گردد، بنابراین زوج الکترون-حفره تولید شده تحت میدان بایاس، شتاب دار می شوند و یک جریان بسیار کوتاه در زیرلایه ایجاد می کنند. جریان متغیر با زمان تابش الکترومغناطیس کوتاهی را تولید می کند که در محدوده تراهرتز می باشد. در تحلیل این افزاره هر دو بخش نیمه هادی و الکترومغناطیسی آن در نظر گرفته شده اند. در بخش نیمه هادی تحلیل و شبیه سازی جریان نوری تراهرتز تولید شده و تاثیر پارامترهای مختلف از جمله شرایط ولتاژ و توان نوری اعمالی، ویژگی های زیرلایه و اندازه ناحیه فعال مورد بحث و شبیه سازی قرار گرفته اند. هم چنین در بخش الکترومغناطیسی تحلیل این دستگاه، به بررسی تاثیر هندسه آنتن بر روی خروجی تراهرتز پرداخته¬ شده است و ساختار بهبود یافته تری که توان خروجی تراهرتز بیشتری را حاصل می کند، پیشنهاد و شبیه سازی شده است. این ساختارهای بهینه، ساختارهای فرکتالی هستند که به گونه ای الهام گرفته از طبیعت می باشند. آنتن فرکتال درختی فیبوناچی و تو-مورس از جمله این ساختارهاست که در صورتی که ازآن به عنوان آنتن نور رسانا استفاده شود، خروجی تراهرتز را به میزان 120 تا 175 درصد نسبت به ساختار آنتن دوقطبی معمول افزایش می دهد.