%37تخفیف

آنتن، تراهرتز، گالیم آرسناید، نور هادی، نرم افزار سی اس تی، روش FDTD، مدل درود

تعداد 89 صفحه  درword

گروه فیزیک

کارشناسی ارشد

در رشته فیزیک (گرایش اتمی – مولکولی)

شبیه سازی آنتن تراهرتز

چکیده

   هدف این پژوهش شبیه­سازی آنتن­های پالسی تراهرتز است. مطابق معادلات حاکم بر نیمه­رسانا، شکل پالس جریان ایجاد شده در آنتن گسیلنده بر اساس  تئوري درود – لورنسبه دست آمد. با وارد کردن پالس جریان الکترود­های فلزی و با استفاده از روش اف دی تی دی[1] 3 بعدی، شکل موج تراهرتز گسیل شده از آنتن مولد در نرم افزار سی اس تی[2]شبیه­سازی شده است. برای افزایش دقت محاسبات، فاصله آشكارساز از مولد نيز در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج شبیه­سازی های انجام شده با نتایجتجربی صحت شبیه­سازی­ها را تایید می­کند.شبیه­سازی­های ما نشان می­دهد که  آنتن­های نوررسانا امکان تولیدتابش تا فرکانس 10 تراهرتز را نشان می­دهد، اما به دلیل طول عمر بزرگ حامل­های نیمه­رسانا، آشکارسازهای آنتنی توانایی آشکارسازی بالاتر از 4 تراهرتز را ندارند. از طرفی اثر میزان پهنای زمانی پالس لیزر فمتوثانیه در تابش تراهرتز بررسی شده است. هر چه پهنای پالس لیزر فمتوثانیه کمتر شود، محدوده فرکانسی تابش تراهرتز بیشتر می­شود.

کلمات کلیدی:

آنتن، تراهرتز، گالیم آرسناید، نور هادی، نرم افزار سی اس تی، روش FDTD، مدل درود

[1]FDTD

[2]CST

فهرست مطالب

 عنوان                                                                                            صفحه

1-فصلاول 1

پیشگفتار 1

1-1-مقدمهايبرامواجتراهرتز 2

1-2-تاریخچه 2

1-3-کاربردها 5

1-4-تولیدتابشتراهرتز 8

1-4-1-اثریکسوسازینوریدرمحیطهایغیرخطی 9

1-4-2-آنتنهاینوررسانا 9

1-4-3-پلاسما 11

1-4-4-سطوحنیمههادی 12

1-5-آشکارسازیتابشتراهرتز 12

1-5-1-آشکارسازالکترواپتیکی 13

1-5-2-آنتننوررسانا 15

1-5-3-آشکارسازهایحرارتی 15

2-فصلدوم 16

مولدوآشکارسازآنتنتراهرتز 16

2-1-انواعتابشتراهرتز 17

2-1-1-سیستمهایتراهرتزپالسی 17

2-1-2-سیستمهایتراهرتزپیوسته 19

2-2-اصولوروشتولیدپالستراهرتزباآنتنهاینوررسانا 20

2-3-خواصنیمرسانایگالیمآرسناید 23

2-3-1-لنزسیلیکون 25

2-4-عواملموثردرتولیدپرتوتراهرتزدرآنتن 26

2-5-اثراتساختارآنتن 28

2-6-یافتههایتجربیتابشپهنباندتراهرتزبایکآنتننوررسانا 29

2-7-اصولوروشآشکارسازیپالستراهرتز 31

2-7-1-اصولوروشآشکارسازیپالستراهرتزباآنتننوررسانا 31

3-فصلسوم 33

روشمدلسازی 33

3-1-عملکردآنتنهایتراهرتزوتئوریمدلسازی 35

3-2-اثرآشکارسازیرویتابشتراهرتز 38

3-3-روشFDTD 41

1-1-1--شرایطمرزهایفضایمشبندیشده 48

1-1-2--شرطصحتوپایداریمحاسبات 51

4-فصلچهارم 52

نتایجمدلسازی 52

4-1-1-مدلسازيچندآنتنومقايسهبانتایجتجربی 53

4-2-نتایجشبیهسازیبانرمافزارکامسول(comsol) 54

4-3-نتایجشبیهسازیبانرمافزارCST 56

4-3-1-بررسيتابشآنتنهابدوناثرآشكارساز 65

4-3-2-اثراتپهنایپالسلیزردرتابشتراهرتز 68

5–نتیجهگیری 70

6–ضمیمه 71

شبیهسازیآنتنتراهرتزبانرمافزارCST 71

7-منابع 74

فهرست شکل ­ها

عنوان                                                                                                                      صفحه

شکل1- 1- محلقرارگرفتنباندهایالکترومغناطیسی 2

شکل1- 2- شماییازپهنایپالستولیدشدهدرسالهایاخیر[4] 3

شکل1- 3-طیفسنجیتراهرتز (تصویربرداریازبرگدرخت- مشخصکردنمواد(کاغذ،فلزونوارچسب) قرارگرفتهدررویبرگ) 5

شکل1- 4-کاربردتراهرتزدرپزشکی(تصویربرداریازدندان) – کاربردتراهرتزدرسیستمهایامنیتی 8

شکل1- 5- نماییازطرحآنتنهاینوررسانا 10

شکل1- 6- انتشارپالستراهرتزازآنتنهاینوررسانایدوقطبی (الف) سیگنالجریانزمانیتابشتراهرتز (ب) طیفتبدیلفوریهازتابشتراهرتز 11

شکل1- 7-نماييازآشکارسازالکترواپتیکی[25] 14

شکل2- 1-تکنولوژیتراهرتز–تولیدامواجتراهرتزپالسی[28] 18

شکل2- 2- تکنولوژیتراهرتز–تولیدامواجتراهرتزپیوسته [28] 19

شکل2- 3-تابشتراهرتزدردونوعپالسیوپیوستهدرآنتنهاینوررسانا [29] 20

شکل2- 4- برخوردپالسفمتوثانیه –  تشکیلوجهتگیریالکترون–حفره[29] 21

شکل2- 5- برخوردپالسفمتوثانیهوتشکیلپرتوتراهرتز[29] 21

شکل2- 6-آنتنروزنهبزرگ (پهنگستر)[33] 23

شکل2- 7- انتشاردامنهمیدانتابشیتراهرتزوجریاننوری–طرحگذراازپالسنوری (فمتوثانیه) پمپ (نمودارخطچین)[32] 23

شکل2- 8-الف : میزانجذبوانتشارنورتابشیدرنیمرسانا[34] –ب : ترکیبقرارگرفتننیمرساناوزیرلایه[34] 25

شکل2- 9-پراکندگیتابشیبیننیمرساناوهوا[34] 26

شکل2- 10- حالتقرارگرفتنلنزروینیمرسانا[34] 26

شکل2- 11مدارمعادلفوتومیکسر(اختلاطدهنده) نوری 27

شکل2- 12-نموداروابستگیفرکانسبهاندازهشعاعروزنهدرآشکارساز 29

شکل2- 13- سیگنالهایتراهرتزتولیدشدهباآنتننوررسانارویSI-GaAsوSI-InPوLT-GaAs 30

شکل2- 14-الف : آشکارسازپالستراهرتز–ب : مولدپالستراهرتز [35] 32

شکل4- 1- نماییازآنتنهایساختهشدهتوسطشرکتbatop [34] 53

شکل4- 2- تغییراتسهبعدیتابشآنتنتراهرتز 54

شکل4- 3- تغییراتزمانیتابشتراهرتز 54

شکل4- 4- تغییراتزمانیتابشتراهرتز 55

شکل4- 5- ابعادالکترودهایآنتننوررسانادوقطبیLشکل (l=40 g=5 , w=10,میکرومترمیباشد) [34] 56

شکل4- 6- نماییازشیوهقرارگرفتنالکترودبرروینیمهرسانادرنرمافزارCST 57

شکل4- 7-سیگنالزمانیتابشتراهرتزازآنتندوقطبیL شکل –  نمونهتجربی (نمودارخطچین)-  نمونهشبیهسازی (نمودارنقطهچین) 57

شکل4- 8-طیفتبدیلفوریهتابشتراهرتزازآنتندوقطبیLشکل – نمونهتجربی (نمودارخطچین) – نمونهشبیهسازی (نمودارنقطهچین) 58

شکل4- 9-تغییراتجریاندرسطحآنتن 58

شکل4- 10- تابشخروجیازآنتندوقطبیLشکل 59

شکل4- 11- ابعادالکترودهایآنتننوررسانادوقطبسTشکل (,l=40 g=5 , w=10میکرومترمیباشد)[34] 60

شکل4- 12-نحوهقرارگرفتنآنتندرنرمافزارCST 60

شکل4- 13-سیگنالزمانیتابشتراهرتزازآنتندوقطبیTشکل –  نمونهتجربی (نمودارخطچین)-  نمونهشبیهسازی (نمودارنقطهچین) 61

شکل4- 14-طیفتبدیلفوریهتابشتراهرتزازآنتندوقطبیTشکل – نمونهتجربی (نمودارخطچین) – نمونهشبیهسازی (نمودارنقطهچین) 61

شکل4- 15- تغییراتجریاندرسطحالکترودها 62

شکل4- 16- تابشخروجیازآنتندوقطبیLشکلدرنرمافزازCST 62

شکل4- 17- ابعادالکترودهایآنتننوررساناپروانهای (,l=40 g=5 , w=10میکرومترمیباشد) [34] 63

شکل4- 18- نحوهقرارگرفتنالکترودبرروینیمهرسانادرنرمافزارCST 63

شکل4- 19-سیگنالزمانیتابشتراهرتزازآنتنپروانهای-  نمونهتجربی (نمودارخطچین)-  نمونهشبیهسازی (نمودارنقطهچین) 64

شکل4- 20- طیفتبدیلفوریهتابشتراهرتزازآنتنپروانهای – نمونهتجربی (نمودارخطچین) – نمونهشبیهسازی (نمودارنقطهچین) 64

شکل4- 21- مشبندیفضاییدرنرمافزارCST 65

شکل4- 22-طیفتبدیلفوریهتابشتراهرتزبرایآنتندوقطبیLشکل (بدوناثرآشکارساز) 66

شکل4- 23-طیفتبدیلفوریهتابشتراهرتزبرایآنتندوقطبیTشکل (بدوناثرآشکارساز) 66

شکل4- 24-طیفتبدیلفوریهتابشتراهرتزبرایآنتنپروانهای (بدوناثرآشکارساز) 67

شکل4- 25- مقایسهطیفتابشخروجی–منحنیبدوناثرآشکارساز (منحنیخطچین) –منحنیبااثرآشکارساز (منحنینقطهچین) 67

شکل4- 26- محدودهفرکانسیتابشتراهرتزبااستفادهازپالسلیزر 100 فمتوثانیهبااستفادهازآنتندوقطبیLشکل 68

شکل4- 27- محدودهفرکانسیتابشتراهرتزبااستفادهازپالسلیزر 20-10  فمتوثانیهبااستفادهازآنتندوقطبیLشکل 69

ضمیمه  1- محیطنرمافزارcst 71

ضمیمه  2- محیطنرمافزارcst 72

ضمیمه  3- رسمشکلآنتندرنرمافزارcst 72

فهرست جدول ها

صفحه                                                                    عنوان

جدول1- 1- خواصنوریموادفشردهدرباندتراهرتز 7

جدول2- 1- خواصنیمرسانایگالیمآرسناید 24

جدول2- 2-مشخصاتموادبرایآنتنهاینوررسانا[18] 25

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “آنتن، تراهرتز، گالیم آرسناید، نور هادی، نرم افزار سی اس تی، روش FDTD، مدل درود”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo