太赫兹准光波束功率合成理论与技术研究

开展基于透镜/透镜阵列、反射镜/反射镜阵列和反射镜/透镜阵列的准光波束功率合成网络的理论研究和仿真分析, 进行阵列馈源与准光波束功率合成网络的低损耗耦合和波束功率合成特性的仿真分析与结构设计及硬件制作, 进行实验研究验证理论分析，为提高太赫兹信号源的输出功率提供一条新的技术途径。

太赫兹频谱是电磁频谱中尚未得到开发利用的频谱资源，近10多年来国内外开展了太赫兹频谱的开发利用工作，工作取得了很多成绩，但在太赫兹源功率提升方面始终难有进展，无论从光学方面还是从电子学方面都很难提高太赫兹源的平均输出功率，成为利用太赫兹频谱的瓶颈或障碍。本项目研究功率合成技术，以提高太赫兹源的输出功率。鉴于在微波毫米波频段常用功率合成技术，如电路合成，波导空间功率合成等技术在太赫兹频段都会因为波长很短波导等传输线尺寸小等带来的传输损耗大、加工难度大、承受功率小等问题，提出采用准光波束功率合成技术将多个准光波束合成一个波束达到实现功率合成的目的。 准光技术具有传输损耗小、加工难度降低、可多极化工作等优点。除研究了申请书提出的反射镜/反射镜准光波束功率合成网络与波束变换外，还研究了反射镜/反射镜阵列准光波束合成，高斯束辐射器，基于准光和差网络的太赫兹波束功率合成等。.反射镜/反射镜准光波束功率合成网络可把4个波束的95%的功率、8个波束的90%的功率汇聚到1个接收喇叭波导中，将接收到的功率低损耗地过渡到标准波导的工作还在进行之中，目前得到的效率是50%，后面还可以提高。.反射镜/反射镜阵列功率合成网络由高斯束辐射喇叭-椭球反射镜-抛物面反射镜阵列组成，通过调整网络及元件参数可将4个高斯波束合成1个高斯波束，用反射镜导引传播，合成效率0.6578。也可选择参数，使4个输入波束的功率的94%汇聚在合成截面上，再用平面移相反射镜将其变换成汇聚高斯束，用高斯束辐射喇叭接收；平面移相反射镜的波束变换效率0.75，故此法可得70%的合成效率。.提出一种新的高斯束辐射器，结构比波纹喇叭简单，加工难度和费用显著下降，在宽频带内与高斯主模的耦合效率大于0.966，成为波纹喇叭的良好替代品。.研究了准光和差网络，发现这个和差网络可把1个波束分成2个波束，有可能用于波束功率合成，首先进行这个和差网络用于准光单脉冲天线的研究，仿真和实验都证明准光和差网络可成功实现单脉冲天线。把准光单脉冲天线中1个波束分成2个波束的过程反过来，可以实现2个波束合成1个波束，采用三个准光和差网络，即可把四个4个波束合成1个波束。后续将继续这个研究。.这项功率合成技术研究的成功实现，可用于提高太赫兹源的输出功率，以满足各种太赫兹系统对信号源功率的需求。