毫米波与亚毫米波段贝塞尔波束特性研究及应用探索

"这篇博士学位论文主要探讨了毫米波与亚毫米波段贝塞尔波束的产生及其特性，由东南大学的余燕忠撰写，窦文斌教授指导，属于电磁场与微波技术专业。论文详细分析了贝塞尔波束的特性和应用前景，并提出了实现这种波束的新方法。" 毫米波与亚毫米波是电磁波谱中的一部分，频率范围大致在30 GHz到300 GHz之间，具有短波长和高分辨率的特点，因此在雷达、无线通信、遥感和成像等领域具有广泛应用。贝塞尔波束是一种特殊的波束，最早在光学领域被引入，其特点是传播过程中垂直于传播方向的任意平面上的强度分布保持不变，具有高度的局域化、小主瓣尺寸、高能量密度、长焦深和良好的方向性。 论文中，作者首先深入探讨了贝塞尔波束的标量和矢量性质，包括标量形式的分析以及借助Hertz矢势求解的矢量Helmholtz方程，得到了TM和TE模贝塞尔波束的表达式，同时讨论了其极化方式和能量分布，这些结果对于理解贝塞尔波束的本质特性和优化产生方法至关重要。 其次，论文提出了使用二元光学元件（Binary Optical Element, BOE）设计贝塞尔波束变换器的新方法，旨在提高衍射效率并灵活生成不同阶的伪贝塞尔波束。这里采用了遗传算法和二维时域有限差分法作为设计工具，为实现高效、灵活的贝塞尔波束生成提供了新的思路。 此外，论文还对轴棱锥实现的伪贝塞尔波束特性进行了严格分析，并研究了贝塞尔波束的衍射传播特性，这有助于进一步理解波束在传播过程中的行为和稳定性。最后，作者对贝塞尔波束的潜在应用进行了展望，包括可能在毫米波与亚毫米波成像、测量、能量传输等多个方面的应用。 这篇论文为毫米波与亚毫米波段的贝塞尔波束研究提供了重要的理论基础和技术手段，对于推动这一领域的科技进步和实际应用具有重要意义。