Skip to main content
SUPERVISOR
Reza Safian
رضا صفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ramin Emadi
رامین عمادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
THz photoconductive antennas are most commonly devices in THz sysytems. In this devices, method for generating and detecting terahertz waves is to excite a voltage-biased photoconductive antenna(PCA) with an extremely short laser pulse. The pulsed laser generates charge carriers in a photoconductive substrate which are swept onto the metallic antenna traces to produce an electric current that radiates or detects a terahertz band signal. Therefore, analysis of a photoconductive antenna requires simultaneous solutions of both semiconductor physics equations (including drift-diffusion and continuity relations) and Maxwell’s equations.In this thesis, first different sources of terahertz waves are introduced and their advantages and disadvantages are discussed. Westudy photoconductive antennas which have most application in THz wave generation. By analysing and various simulations, we identify effective ways for improvement performance of this devices and effective operation of them expressed. For proper design and reliable, analysis, design and modeling of this antennas have been made in accurate manner and without any conventioal approximations. Because of operation of this antennas and also having high accuracy in design of them, we have been used two different simulation tools for modeling them. The optoelectronic solver, is used to find an accurate absorbed optical intensity and optical carrier generation rate inside the fast photoconductive region through solving an optical scattering problem. Then, the equations governing the charge carrier traort inside the photoconductor are solved to obtain THz photo-current by considering realistic material parameters. Through a full-wave electromagnetic solver, and using calculated photo-current from the optoelectronic solver, antenna parameters and radiated THz power are obtained. During the proposed simulation method, the effect of PCA and photomixer parameters on the THz photo-current for various active region geometries are investigated. Keywords: Terahertz, Photoconductive Antenna, Photoelectric, Optoelectronic
آنتن‌های تراهرتز فوتو‌رسانا از متداول‌ترین ادوات در سیستم‌های تراهرتز هستند. در این ادوات روش مورد‌استفاده برای تولید و آشکارسازی امواج تراهرتز عبارتست از تحریک‌کردن یک آنتن فوتو‌رسانا با پالس‌های اپتیکی فوق‌العاده کوتاه که ساختار آنتن روی یک زیربنا از جنس فوتورسانا قرار می‌گیرد و الکترودهای آن بوسیله یک ولتاژ جریان‌مستقیم تغذیه می‌شوند. پالس‌های لیزر حامل‌های باردار را در زیربنا که روی آنتن فلزی رفت‌‌و‌برگشت می‌کنند به حرکت در‌‌آورده تا ضمن تولید جریان الکتریکی، یک سیگنال را در باند تراهرتز تشعشع یا آشکارسازی کنند. بنابراین تحلیل یک آنتن فوتو‌رسانا نیازمند حل همزمان معادلات فیزیک نیمه‌هادی و معادلات ماکسول می‌باشد. در این پایان نامه ابتدا به معرفی منابع مختلف تولید امواج تراهرتز و مزایا و معایب و قابلیت های آن‌ها پرداخته شده سپس آنتن های فوتورسانا مورد بررسی قرار گرفته که بیشترین میزان کاربرد را در تولید امواج تراهرتز دارند. با انجام تحلیل‌ها و همچنین شبیه سازی های مختلف عوامل موثر در بهبود عملکرد آن‌ها شناسایی و چگونگی عملکرد بهتر آن ها بیان شده است. برای طراحی مناسب و قابل اطمینان، تحلیل و طراحی و مدل‌سازی این آنتن‌ها به شیوه‌ای دقیق و بدون هرگونه تقریب معمول صورت گرفته است. به دلیل نحوه کارکرد این آنتن‌ها و همچنین داشتن دقت بالا در طراحی آن‌ها، در این پایان نامه از دو ابزار شبیه‌سازی مختلف برای مدل‌سازی آن‌ها استفاده شده است. از نرم‌افزار الکترونیک‌نوری بمنظور یافتن دقیق شدت اپتیکی جذب‌شده و نرخ تولید اپتیکی حامل‌ها درون زیربنا از طریق حل یک مساله پراکندگی نوری استفاده می‌شود. سپس معادلات حاکم بر انتقال حامل باردار درون زیربنا حل می‌شوند تا جریان فوتوالکتریک تراهرتز با درنظر‌گرفتن پارامترهای ماده بصورت واقع‌گرایانه بدست آید. از طریق نرم‌افزار الکترومغناطیسی تمام‌موج و با استفاده از جریان فوتوالکتریک محاسبه شده توسط نرم‌افزار الکترونیک‌نوری، پارامترهای آنتن و توان تراهرتز تشعشع‌شده بدست می‌آیند. در طی روش شبیه‌سازی ارائه‌شده اثر پارامترهای آنتن تراهرتز روی جریان فوتوالکتریک تراهرتز برای ناحیه فعال با ساختارهای هندسی مختلف مورد بررسی قرار گرفته‌اند. کلمات کلیدی: 1-تراهرتز 2-آنتن فوتو‌رسانا 3-فوتوالکتریک 4-الکترونیک‌نوری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی