摘要:太赫兹(Tera-Hertz，THz)波是指频率在0.1 THz~10 THz(波长在3 mm～30 μm)范围内的电磁波，该频段介于毫米波与远红外光之间，是一个人类尚未充分认知和利用的频段。同微波相比，亚太赫兹和太赫兹波具有高出l~4个数量级的带宽，同光波相比，太赫兹波具有更高的能量转换效率和烟雾穿透能力，因此太赫兹波作为通信和雷达的新手段，可以极大地提高通信系统的容量和雷达的分辨率，以及保密性和抗干扰抗截获性能等。太赫兹波具有比X射线更低的能级和对非金属材料的穿透性，可以广泛应用于医学成像、安检、材料检测与结构分析、特殊过程测量等领域。

摘要:太赫兹通信由于其固有的宽带特性，在Gbps以上的高速无线通信领域受到广泛关注。本文描述了一种工作在0.14 THz频段的无线通信系统，传输速率达10 Gbps。该系统基于超外差结构，中频采用数字信号处理技术进行16QAM高阶数字信号调制解调，依靠肖特基二极管次谐波混频技术实现从中频到太赫兹信号的频谱搬移。目前该系统已经通过了500 m 10 Gbps距离无线传输实验验证，通信频段为133.8 GHz～137.4 GHz，带宽3.6 GHz，发射功率0 dBm，传输误码率低于10-6。

摘要:Metamaterial是一种新型的人工电磁材料，用Metamaterial制作的吸波材料具有体积小，重量轻，吸收效率高等特点。Metamaterial吸收材料的响应频率取决于其几何结构，可以通过缩比改变其工作频率。本文首先介绍了Metamaterial吸波材料的工作原理，并基于此原理介绍了Metamaterial吸波材料的设计方法，最后对国内外现有的THz波段的Metamaterial吸收材料的研究进行了总结。

摘要:为了研究利用新型器件提高辐射控制的能力，利用合成超构材料演示了一种太赫兹有源调制器的设计。该结构采用三维设计，除通过电压调节基底耗尽层载流子复合之外，还通过悬臂结构调节该结构的等效电磁参数，最终达到有效调节器件响应的目的。研究表明该器件能够实时、有效地对太赫兹辐射进行控制和操作。其对透射率的调制可达75%，频移0.1 THz，优于目前基于二维平面方法设计的太赫兹调制器件。

摘要:时域有限差分法是电磁场领域中应用最为频繁的数值方法之一，它可以有效地处理复杂媒质中颗粒对电磁脉冲信号的散射问题，以及超宽带电磁脉冲信号在色散媒质中的传播问题。几乎所有介质，无论其在太赫兹(THz)波段是否有吸收峰，对太赫兹波的传播都有影响。研究太赫兹波在介质中的传播情况，对优化太赫兹系统，分析与设计太赫兹应用技术有重要意义。本文模拟了太赫兹波在散射介质中的传播，说明了太赫兹波在内弹道干涉测速应用中的可能性；模拟了太赫兹脉冲在色散介质中的传播情况，为太赫兹时域光谱系统中晶体选择提供依据。

摘要:为了获得材料在太赫兹波段的信息，设计了一种频率在1 THz～15 THz范围的便携式波谱仪。该仪器以可调谐的THz量子级联激光器为光源，实现1 THz～15 THz的连续“白光”发射，以高灵敏度的超晶格结构半导体为探测器，利用电子学系统、计算机控制和数据处理得出材料在该波段的光谱信息，进而得出材料的结构信息。由于太赫兹量子级联激光器具有发热少，衰减弱，信噪比高，范围宽等优点，以此为光源的波谱仪小巧紧凑，便于移动和携带，具有传统波谱仪无法实现的优点。

摘要:为研究太赫兹光谱技术用于药品检测的可行性，利用自行搭建的时间扫描太赫兹时域光谱系统对3种不同厂家生产的阿莫西林胶囊进行了测试。测试结果表明，尽管与文献上在氮气环境中获得的结果存在一定差异，但3种样品在太赫兹波段仍然显示出了明显的特征吸收，且不同厂家的药品在吸收峰位置、强度以及折射率谱等方面均有所差别。研究结果证实了太赫兹光谱技术在青霉素类药品的质量监控及在线检测等方面具有广阔的应用前景。

摘要:介绍了太赫兹辐射光谱技术与成像技术在炸药相关检测领域的几个实际应用方向：太赫兹辐射对炸药所处的状态非常敏感，温度的不同和晶型的不同都会在太赫兹光谱中有所反映，不同晶向的炸药样品吸收特征也有所差别，可用于炸药精细结构的检测分析；利用太赫兹时域光谱装置测量各种单质化合物的光谱，再采用线性回归技术，对测量的混合化合物太赫兹谱进行分析，能得到混合材料的成分和相对含量，可用于研究混合炸药在不同状态下的表面组分变化情况；利用水分子对太赫兹辐射强烈的吸收特性，能够有效地对库存炸药表面水分布的变化情况进行无损检测与评价。这些研究方向可有效地应用于炸药的无损检测当中，为炸药状态的无损评价提供新的思路与方法。

摘要:为了深入研究离子径迹的电光学性质，室温下用太赫兹时域光谱(THz-TDS)测量高能重离子辐照的聚苯乙烯(PS)和聚乙烯(PE)，获得了辐照样品的光学常数。研究发现，在离子沉积能量或离子剂量较高时，辐照PS和PE的吸收系数相比未辐照样品都有显著增加，这是由于辐照产生的碳团聚体对太赫兹波有吸收作用；对折射率而言，辐照PS的折射率增加而辐照PE的折射率降低，这与2种聚合物的结构有关。用有效介质理论提取出辐照聚合物中离子径迹的光学常数，并用Drude-Lorentz模型对其进行拟合，由拟合参数计算出了离子径迹的直流电导率。与常规接触测量法获得的离子径迹的电学参数进行比较，发现2种测量结果的差异是由于沿径迹方向能量沉积的不均匀性造成，THz-TDS测量结果更能反映高能量沉积区域物质的电学性质。

摘要:太赫兹波(THz)是频率介于毫米波与红外光之间的辐射。本文设计了一种太赫兹波混合器，通过透镜将太赫兹波聚焦到124×124热释电列阵相机，并对其所生成的图像进行计算机优化处理，同时，对有无透镜情况下的电场模值分布进行了仿真模拟比较。

摘要:使用一种显式方法对0.14 THz折叠波导行波管慢波结构进行了快速设计，并通过解析模型、等效电路模型以及电磁场仿真软件(CST MWS)对结构的色散关系和耦合阻抗进行了计算。计算结果表明，0.14 THz附近的色散较为平坦，耦合阻抗在1 Ω左右。为了满足大功率输出需求，对初始结构尺寸进行了部分调整。CST PS互作用模拟结果表明，在0.14 THz附近，输出功率大于1 W。用微电火花(EDM)和微铣削方法分别进行了加工实验，结果表明，两种方法在尺寸精确度上均能满足指标要求，微铣削加工能获得更平整、表面粗糙度更好的槽底。

摘要:对有限引导磁场环形电子束的色散曲线作了理论推导，并利用该色散关系数值计算了正弦慢波结构的色散曲线。采用KARAT模拟程序对0.14 THz返波管进行了粒子模拟，并在RADAN303脉冲源上开展了初步的实验研究，实验获得频率大于0.14 THz、脉冲宽度为1 ns～2 ns、重复频率10 Hz和辐射功率大于1.45 MW太赫兹波输出。

摘要:以折叠波导行波管作为大功率回旋行波管的前级激励信号源，利用电磁仿真软件HFSS和粒子模拟软件(CST粒子工作室)，对0.14 THz微电真空折叠波导行波管慢波结构的色散特性、耦合阻抗进行计算分析，然后对折叠波导行波管束波互作用过程进行粒子模拟，最后通过粒子模拟得到该折叠波导行波管的增益、工作电压、电流等工作特性参数。在电压为13.9 kV、电流为16 mA，输入功率为5 mW的条件下，输出功率为5 W，线性增益为30 dB，带宽3.7 GHz，最大输出功率为6.2 W，该结果为0.14 THz大功率回旋行波管实现kW量级的功率输出提供功率足够的前级馈入信号奠定了基础。

摘要:为了解折叠波导行波管放大器的性能影响因素，在理论分析的基础上，对0.22 THz折叠波导行波管放大器进行系统的数值模拟与分析，重点讨论电子束压、束流、输入信号功率、结构周期数、材料电导率、引导磁场大小、电子能散度以及发射度对器件输出功率水平的影响。发现束压存在最佳工作范围，增加束流可以有效提高器件增益；输入信号不宜过强，否则器件增益反而会下降；器件结构周期数存在一个最优范围，过多过少对器件性能都有影响；采用电导率高、表面光洁度高的金属材料，可以降低器壁损耗；引导磁场达到聚束要求即可，无需太高；尽可能控制电子的能散度和发射度，提高电子束质量可以提升器件性能。采用自编的三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE，对0.22 THz折叠波导行波管放大器的性能进行了对比分析，给出了束波互作用过程的基本图像，并对器件输出端口反射所引发的自激振荡现象进行了重点分析。

摘要:研制工作于太赫兹波段的微电真空折叠波导行波管(FWG-TWT)放大器，需要设计束流集中且发射度小、结构紧凑的热阴极电子枪。本文首先依据典型皮尔斯电子枪的设计理论，通过编程计算初步选定了热阴极电子枪的基本结构参数，然后利用模拟工具对电子枪的结构参数模型进行了初步的仿真优化。针对工作频率为0.22 THz的微型折叠波导行波管，设计电子枪输出：束流约为20 mA，束压为18.4 kV，束半径为0.01 cm，发射度为1.0 mm?mrad的系统要求。

摘要:从麦克斯韦方程出发，采用电涌模型对用飞秒激光触发大间隙光导天线产生的太赫兹脉冲远场辐射特性进行研究。文章分析了大间隙GaAs光电导天线的天线电极形状和参数、天线间隙对产生的THz脉冲频谱特性的影响。用制作不同间隙、天线形状的光导天线进行产生THz辐射的实验，仿真实验结果表明：大间隙光导天线的带宽为0.1 THz~2 THz，不同的电极形状主要影响1 THz~2 THz频段内的THz信号幅值；间隙更小的光导天线的频谱带宽稍宽，而且在1 THz以上的高频段信号略高一些。

摘要:光导天线是目前产生和探测太赫兹波最常用的辐射源之一，在太赫兹成像、光谱检测等诸多领域有着广泛的应用前景。本文介绍了基于时域有限差分(FDTD)的太赫兹光导天线三维辐射特性计算方法，在分析光导天线辐射原理的基础上阐述了半导体漂移电流、扩散电流对电场及磁场的作用，并根据实际运用情况对漂移方程、连续性方程进行简化，最终求得电流密度、电场、磁场的迭代方程，给出了光导天线辐射特性计算流程。

摘要:通过电子结构和波函数的设计实现电子选择性注入及粒子数反转是制备太赫兹量子级联激光器(QCL)的基础。本文介绍了求解外场下超晶格QCL电子结构的分区级数解法及非正交基对角化方法，并将计算结果与国际上啁啾超晶格及共振声子模式QCL的相关实验结果进行了对比，二者的精确吻合证明了计算方法的准确性。在此基础上给出了一种共振声子模式QCL超晶格的有源区设计方案，并讨论了外场偏离设计值对QCL特性的影响。

摘要:研制了一种具有两路微波馈入的新型热阴极微波电子枪和满足实验要求的主加速器增能段，介绍了该项目中的热阴极微波电子枪和主加速器的物理设计、数值模拟以及摇摆器测试结果等，并进行了初步热测实验。测得电子束能量约6.7 MeV，能散0.95%，归一化发射度13.5 πmm?mrad。

摘要:研制太赫兹量子级联激光器的核心是制备以GaAs为代表的量子阱超晶格，在制备GaAs为代表的量子阱超晶格过程中，需要解决As缺位等基础性物理问题。采用激光分子束外延技术制备了GaAs外延薄膜，研究了实验参数对GaAs薄膜性能，特别是As缺位的影响。在线RHEED测试结果表明，GaAs可以实现外延生长。原位XPS和UPS等测试研究结果表明，激光分子束外延技术制备GaAs外延薄膜过程中存在As缺位问题，激光能量对GaAs薄膜中As含量具有明显的影响，要获得理想成分比的GaAs外延薄膜，需要较高的脉冲激光能量(600 mJ)。

摘要:基于高温扩散理论，研究了不同温度下Al在GaAs中的扩散情况。利用扫描电子显微镜(SEM)对Al在GaAs中的浓度分布和Al与GaAs的界面进行了表征。结果表明：当扩散温度较低时(650 ℃)，Al在GaAs中扩散较快，可获得较佳的扩散结果。当温度升高后(800 ℃)，GaAs中的As挥发增强，其在Al和GaAs界面处富集，阻碍了Al向GaAs中的扩散。最后根据实验结果，利用Fick定律计算了在650 ℃下AlGaAs靶的制备时间。

摘要:Since the first lasing in March 2005 in CAEP, the FEL-THz facility has been updated, the former thermionic cathode injector has been replaced by a high brightness photo-cathode injector. The facility mainly consists of a 4.5 cells photo-cathode RF-gun injector, a hybrid undulator and the optical oscillator cavity. The parameters are as followed: number of undulator periods:44; the peak value of the undulator:0.49 T; the good aperture:6 mm; the cathode material:Cs2Te；the quadruple light was used；the width of the driving laser:12 ps；the quantum efficiency:about 1%. The commissioning of the injector has been finished; the electron energy of the injector has been measured and it is about 8 MeV with the energy spread about 1%, and the electron beam normalized emittance about 9 ?mm?mrad. The charge is about 100 pC and up to 1nC per micro-pulse, the repetition rate is 54.167 MHz. The calculated wavelength of the light is about 125 micron. At present, the spontaneous emission experiment is undertaking.

摘要:THz量子级联激光器是理想的固态THz源，研究波导结构对激射光特性和远场光束质量的影响，是THz QCL设计中的关键。本文采用有限元方法对THz QCL双面和单面金属波导结构的限制和损耗特性进行分析，给出了限制因子、波导损耗和阈值增益随波导结构、激射波长等参数的变化关系。仿真实验结果表明：与单面金属波导相比，双面金属波导对光具有更好的限制作用，损耗也比较小，更适合做有源区的波导限制结构。在计算出波导中光场分布的基础上，又利用矢量衍射理论分析了THz QCL的光束质量，给出了不同波导宽度时出射光束的远场光束宽度和远场发散角，从应用方面为QCL的设计提供了一定参考。

摘要:如何实现高效的分布式声源定位是无线传感器网络研究的热点。通过一种基于声源信号能量的分布式声源定位算法，采用交互方向的拉格朗日乘子方法将最大似然声源定位问题拆分到单个传感器节点，通过桥接传感器节点实现传感器节点之间的信息融合。由于采用声源信号衰减模型，交互方向拉格朗日乘子方法中的最优化目标函数成为非凸函数，导致定位算法容易陷入局部最优，为此提出了多重网格搜索方法。仿真结果表明，新算法与现有的分布式声源定位算法相比，具有可并行实现，可应用于任意网络拓扑，不易陷于局部最优等优点。

摘要:迭代Robin边界条件算法应用于二维电大尺寸目标时，会遇到迭代不收敛的问题，通过加大虚拟边界与散射体边界的距离可以解决该问题，文中通过对入射波的柱面波展开得到了收敛系数关于间距和散射体半径的复杂的系列公式，根据公式所得结果用最小二乘法拟合，得到了散射体边界与虚拟边界间距设置的简洁的经验公式，并给出间距设置的一般原则。

摘要:建立了主动式雷达制导对抗仿真系统，在仿真的基础上，对影响决策的各种对抗条件的物理意义和影响过程进行了分析；建立了基于统计的箔条对抗平均成功概率模型，提出了一种干扰布放决策寻求方法，有效地实现了雷达对抗最优化策略的求解。最后在仿真平台上进行大量的测试，对预估结果进行了分析，验证了仿真模型和决策分析方法的正确性。

摘要:设计了一种五位分布式微电子机械系统(MEMS)移相器，通过分析对比传统分布式MEMS移相器加载直流偏置的两种方式，提出了一种新的直流偏置的加载方式，能解决传统方式带来的交直流干扰和引线繁杂问题，同时工艺容易实现。采用ADS软件对移相器进行级联仿真，优化了微波性能参数，仿真得出移相器在35 GHz时移相精确度小于3°，移相器的插入损耗小于0.5 dB，回波损耗大于23 dB。给出了五位分布式MEMS移相器的工艺流程，同时验证了所设计加载直流偏置方式工艺简单的优势。

摘要:大型浮空器需要全天候、全时域工作，对其控制系统的可靠性要求高。文中采用多级冗余的设计思想，将控制系统划分为3个层次：逻辑应用层、数据通信层和功能执行层，针对不同层次的关键环节分别采用不同级别的冗余设计。基于不同冗余对象的工作特性分别实施相应的控制策略和算法，包括系统级控制权策略、冗余数据交换策略、冗余处理器仲裁机制以及多冗余传感器融合算法，从而保证各级别冗余设备高度协同受控，最终实现工作控制系统的高可靠性和浮空平台系统运行的高安全性。

摘要:针对工艺风力控制系统存在的问题，提出了一种新的模糊控制算法。该算法采用离线计算与在线查表结合加权递推平均滤波的方式，运算量小，既具有传统比例－积分－微分(PID) 的控制经验的优点，也有模糊控制的自适应性，还能克服输出模糊量变化时控制量的跳变。通过实践证明，该算法具有响应快、超调小、稳态精确度高、抗干扰和自适应能力强等优点，并明显减少了风压和流量的超调量以及调节时间，降低超调量至少1.2%，减少调节时间至少1.3 s，对于工程技术人员如何利用PLC实现高级控制方法具有较好的指导意义。