A broad dual-band terahertz metamaterial filter with sharp out-of-band rejections is designed and demonstrated. The center frequencies of the first and the second bands occur at 0.35 THz and 0.96 THz with 3 dB relative bandwidth of 31% and 17%, respectively. Results are measured using a THz time-domain spectroscopy system that shows agreement with simulations. Physical mechanisms of the broad dual-band resonance are clarified based on transmissions of different structures and surface current density distributions. Influence of structure parameters on the transmission characteristics are discussed. Symmetry of the structure ensures the filter polarization independence at normal incidence. These results supported by the design of the filter could find applications in broad multi-band sensors, terahertz communication systems, and other emerging terahertz technologies.
Asiedu, Derek Kwaku Pobi;Ahiadormey, Roger Kwao;Shin, Suho;Lee, Kyoung-Jae
한국정보기술학회 영문논문지
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제9권1호
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pp.11-24
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2019
This paper investigates the performance comparison of a Terahertz (THz) communications for a single-carrier and a multi-carrier single antenna point-to-point communication system. The multi-carrier system and single carrier system consider the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and the minimum mean square error linear equalizer (MMSE-LE), respectively. We compare the frame-error-rate (FER) and throughput performance of both the systems for a THz communication environment with the carrier frequency of 300GHz and the tapped delay line (TDL) channel models described in 3GPP. It is observed from the simulation results that the OFDM systems outperform the MMSE-LE for various configurations.
II~VI족 화합물 반도체 $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막을 Indium-tin-oxide(ITO)가 도포된 유리기판 상에 열증발법을 사용하여 증착하였다. 박막의 합성비(molar ratio) x($0{\leq}x{\leq}1$)는 CdS(x=0) 박막과 ZnS(x=1) 박막을 포함하여, 삼원화합물 $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막을 제조하기 위하여 변화시켰다. 또한, 증착한 박막의 결정성을 높이기 위하여 진공전기로에서 열처리 하였으며, 분광학적 특성조사를 위해서는 $400^{\circ}C$에서 열처리한 $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막이 최적임을 알았다. $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막의 합성비(x)와 전자적 구조를 조사하기 위하여 X-선 광전자 분광법(XPS)을 사용하였고, 박막시료의 광학적 에너지 띠 간격 $E_g$는 자외선-가시광-근접 적외선(UV-Vis-NIR) 분광법으로 측정하였으며, 합성비(x)값이 0에서 1까지 변화함에 따라 2.44~3.98 eV 범위의 값을 보여주었다. 끝으로, THz-TDS(Time Domain Spectroscopy) 시스템을 사용하고 $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막의 THz파 특성을 측정하여 테라헤르츠(THz) 영역용 전자 및 광학 소자로서 응용가능성을 확인하였다.
Using THz time-domain spectroscopy, we study plasmonic band gaps in periodic metal arrays of slits. Femtosecnd machining system guarantees good quality sub millimeter structures for THz spectroscopy. Fabry-Perot effect enhances the transmission when the two resonances cross but does not alter the surface plasmon peak positions.
We designed and fabricated a semiconductor optical amplifier-integrated dual-mode laser (SOA-DML) as a compact and widely tunable continuous-wave terahertz (CW THz) beat source, and a pin-photodiode (pin-PD) integrated with a log-periodic planar antenna as a CW THz emitter. The SOA-DML chip consists of two distributed feedback lasers, a phase section for a tunable beat source, an amplifier, and a tapered spot-size converter for high output power and fiber-coupling efficiency. The SOA-DML module exhibits an output power of more than 15 dBm and clear four-wave mixing throughout the entire tuning range. Using integrated micro-heaters, we were able to tune the optical beat frequency from 380 GHz to 1,120 GHz. In addition, the effect of benzocyclobutene polymer in the antenna design of a pin-PD was considered. Furthermore, a dual active photodiode (PD) for high output power was designed, resulting in a 1.7-fold increase in efficiency compared with a single active PD at 220 GHz. Finally, herein we successfully show the feasibility of the CW THz system by demonstrating THz frequency-domain spectroscopy of an ${\alpha}$-lactose pellet using the modularized SOA-DML and a PD emitter.
Terahertz (THz) wave는 광학 영역과 방송파 영역 사이에 광대역 주파수 스펙트럼을 차지하고 있다. X선과는 달리 비이온화 광원으로 직진성, 투과성, 낮은 에너지 (meV)를 가지고 있어 비파괴적이고 무해한 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 In0.53Ga0.47As:Be/In0.52Al0.48As의 multi quantum well (MQW)을 Semi-insulting InP:Fe substrate 위에 active layer의 두께와 적층을 변화주어서 성장하였고Au (200 nm)/Ti (30 nm)의 금속전극으로 공정을 하였다. Ti:Sapphire femtosecond pulse laser를 조사하여 THz time-domain spectrometer 시스템을 이용하여 광전도검출법으로 THz 검출 특성을 연구하였다. THz 검출은 짧은 전하수명과 높은 저항을 요구한다. LTInGaAs의 경우 AsGa antisite로 인하여 짧은 전하수명을 얻게 되면 n-type의 높은 전하밀도를 가지게 되어서 저항이 낮아지게 된다. 높은 저항을 만들기 위하여 Be doping을 이용하여 과잉의 전자들을 보상하고 InAlAs layer를 삽입시켜 보다 높은 저항을 얻었다. LT-InGaAs:Be는 LT-GaAs보다 1/70 정도의 amplitude를 보이는데 LT-InGaAs/InAlAs MQW의 경우 LT-GaAs 대비 약 3/4 정도의 큰 amplitude를 얻었다. 또 active layer의 두께가 얇고 적층이 많을수록 신호가 커지는 것을 알 수 있었다. 이는 상대적으로 band gap이 큰 InAlAs층이 더 높은 저항을 만든 것으로 사료된다.
Stimulated polariton scattering from the $B_1$-symmetry modes of a $KNbO_3$ crystal to generate a terahertz wave (THz-wave) with a noncollinear phase-matching scheme is investigated. The frequency-tuning characteristics of the THz-wave by varying the phase-matching angle and pump wavelength are analyzed. The expression for the effective parametric gain length under the noncollinear phase-matching condition is deduced. Parametric gain and absorption characteristics of the THz-wave in $KNbO_3$ are theoretically simulated. The characteristics of $KNbO_3$ for a terahertz parametric oscillator (TPO) are compared to those of $MgO:LiNbO_3$. The analysis indicates that $KNbO_3$ is an excellent optical crystal for a TPO, to enhance the THz-wave output.
최근 비파괴 검사를 위한 테라헤르츠 전자기파 기술에 대한 관심이 높아지고 있으며 특히 비파괴검사에서 많은 응용이 기대된다. 테라헤르츠 시간 영역 분광법은 이러한 테라헤르츠 기술에 핵심이 되는 기술로 많은 실험이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 테라헤르츠 시간 영역 분광에서 비선형 전광물질을 이용하는 광정류 방식을 통해 발생된 테라헤르츠 전자기파 스펙트럼이 비선형 맥스웰 방정식의 해와 실험에 의해 결정되는 흡수, 회절, 표면간섭 효과 등을 고려한 본문의 모델을 통하여 예측가능하며 실제 티타늄:사파이어 레이저 펄스를 $400{\mu}m$ CdTe에 조사하여 발생된 테라헤르츠파 주파수 스펙트럼의 측정 결과와 비교하여 매우 유사하다는 사실을 보여준다. 이를 통하여 본문에서 소개된 모델은 다른 전광물질을 통해 발생된 테라헤르츠 스펙트럼에도 확장되어 적용 될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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