《太赫茲波在大氣壓電漿中的傳輸特性研究》是依託哈爾濱工業大學，由袁承勛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：太赫茲波在大氣壓電漿中的傳輸特性研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：袁承勛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太赫茲（THz）技術被視為21世紀新的前沿革命，近十幾年來，THz波的產生和探測技術快速發展，為其在各個領域的廣泛套用提供了基礎。其中利用THz波對電漿進行診斷就是頗具前途的嘗試。本文以大氣壓電漿為研究對象，利用輸出頻率範圍在0.3 - 7 THz之間的太赫茲雷射器系統，研究THz波在大氣壓電漿中的傳輸特性。通過分析THz波的吸收、反射、透射和相位變化特性，結合數值模擬結果，探究電漿和THz波相互作用蘊含的非線性機理以及其它物理機理。利用實驗測量的透射、相位變化等信息，通過理論推導，獲取電漿的電子密度分布、溫度特徵以及碰撞頻率特徵等信息，以期建立THz波診斷電漿原理性系統，並分析THz波用於電漿診斷的條件和適應範圍。項目成果對於THz波高密度電漿診斷、飛行器再入段的THz波通信以及THz波在深空探測中的套用，具有一定的指導意義。
結題摘要
大氣壓電漿在材料表面處理、生物和醫學套用、電漿推進，以及一些新的套用例如石墨烯等納米材料的合成等方面具有重要價值，是國內外科學工作者研究的熱點。大氣壓電漿對應的電漿頻率恰好處於THz波的頻率範圍，兩者相互作用具有重要的物理意義和套用價值。本項目對電漿和THz波相互作用進行了理論、數值仿真和實驗研究。結合大氣壓電漿高密度、高碰撞頻率等特點，採用碰撞模型，考慮到實際中人工大氣壓電漿的特點，建立了“Sandwich”型大氣壓電漿模型，利用Z變換FDTD方法模擬了太赫茲波在該模型中的傳輸特性。並在實驗室建立了DBD電漿和電弧電漿兩種大氣壓電漿裝置，利用相干（Coherent）公司SIFIR-50型號太赫茲氣體雷射器進行了THz波傳輸實驗研究。研究表明：較高頻率的THz波可以在了DBD電漿中無損耗進行傳輸，而電弧電漿對THz波的傳輸具有吸收作用。本項目較好的完成了立項時計畫的全部研究內容，達到了預期研究目標。通過本項目的研究，為利用THz波進行大氣壓電漿診斷提供了理論和實驗依據，同時對於利用電漿進行THz波調製具有借鑑意義。 通過本項目的研究，已發表學術論文6篇，其中首次研究了超強THz波在電漿中的非線性傳輸現象，並在SPIE會議上發表論文。參與17屆全國電漿科學技術會議和第4屆大氣壓電漿會議，就電漿中電磁波傳輸特性作了口頭報告。
