Algoritmos orientados al estudio y modelado de dispositivos electromagneticos en el rango de los terahercios

Resumo

Estructura de la tesis: * En el capítulo 1, introducción en la que se presenta el campo de estudio en el que se sitúa la tesis y se justifican los proyecto en los que se desarrolla. * En el capítulo 2, después de plantear un procedimiento numérico capaz de conducir a la solución del estado estacionario de un semiconductor polarizado por una fuente de tensión externa, se han implementado y validado los resultados obtenidos con software comercial. Este estado estacionario es de vital interés para conocer el campo electrostático y la carga de una antena fotoconductiva emisora. * En el capítulo 3 se han introducido una serie de algoritmos que permiten simular el proceso transitorio de una antena fotoconductiva en el dominio del tiempo mediante diferencias finitas (FDTD[117, 34, 118, 119, 120, 121, 122]). El modelo de difusión y arrastre es un buen descriptor de la física de una antena fotoconductiva, siempre y cuando nos encontramos en las condiciones de aplicabilidad del modelo. De este capítulo se han producido dos publicaciones, una de las cuales centra su atención en la importancia del modelo de movilidad[35]. La otra explica el propio algoritmo de simulación del proceso transitorio, su validación e implementación[36, 37]. * En el capítulo 4 los resultados muestran que la forma de los contactos metálicos resulta real- mente relevante en cuanto a lo que la eficiencia se refiere[27], y hay evidencias experimentales que ratifican estas conclusiones[25]. En este capítulo se ha llegado a la conclusión de que los simuladores son útiles, para aunar las características mas deseadas que conducen a una eficiencia mayor. Aunando el conocimiento proporcionado por los resultados de las simulaciones llevadas a cabo, ha sido diseñado un modelo de alta eficiencia, en comparación con los diseños anteriores. * En el capítulo 5 los resultados indican que sólo una parte de la señal electromagnética es muestreada, pues existe una ventana temporal dada por la fotoconductividad que es la que limita la anchura temporal de muestreo, como se apunta en la bibliografía[38]. El paso de la onda electromagnética por medios materiales de cierta conductividad (sustrato, lente y regiones fotoactivas), es también analizado. *Finalmente, en el capítulo 6, se presentan un conjunto de algoritmos destinados a resolver el modelo magnetohidrodinámico. El motivo es que existen evidencias experimentales[39, 40, 41, 42] y estudios teóricos[43, 44, 45, 46] que evidencian un aumento en la emisión de una antena fotoconductiva si durante el proceso transitorio esta se encuentra inmersa en el seno de un campo magnetostático. Como el modelo de difusión y arrastre no contempla la ley de Lorentz, se hace necesario acudir al modelo magnetohidrodinámico clásico. En definitiva, el objetivo último de este trabajo es arrojar luz y crear conocimiento para el desarrollo de los futuros sensores que operaran en la banda submilimétrica. Conclusiones a las que conduce esta tesis: Para simular de un modo realista la fase transitoria de una antena fotoconductiva polarizada es necesario conocer su estado estacionario. La importancia de este hecho se recoge en una publicación que centra su atención sobre la movilidad de un modo particular y en el estado estacionario de un modo general [35]. El modelo de difusión y arrastre es un buen descriptor de la física que tiene lugar en una antena fotoconductiva (en las condiciones de aplicabilidad del modelo). Dos publicaciones ilustran los algoritmos que permiten al citado modelo sacar partido de su relativa simplicidad para expresar de un modo realista el comportamiento de una antena fotoconductiva durante el proceso transitorio de emisión[36, 37]. Es posible predecir mediante simulación la eficiencia de emisión de una antena fotoconductiva, hito de gran utilidad en el diseño y posterior desarrollo de la misma. Una publicación validada con datos experimentales fundamenta esta conclusión[27]. Simulaciones llevadas a cabo con algoritmos especialmente desarrollados para tal fin, apuntan hacia la posibilidad de simular todo el proceso de emisión recepción. Incluyendo a las antenas completas. Este tipo de estudios se apoyan en dominios con diferente escala tanto espacial como temporal. Ir mas allá del modelo de difusión y arrastre es necesario porque hay evidencias experimentales que requieren de la inclusión de la acción de Lorentz en los algoritmos. El modelo magnetohidrodinámico puede ser abordado en diferencias finitas con el método DH-FDTD. Todas ellas redundan en una única conclusión, el uso de algoritmos capaces de simular la realidad física que tiene lugar en dispositivos que operan en el rango de los terahercios, ayuda a comprender mejor su funcionamiento y posibilita construir herramientas para el diseño y desarrollo de esta tecnología. Bibliografía de la memoria de la tesis: [1] A. Redo-Sánchez and X.-C. Zhang, ¿Terahertz Science And Technology,¿ Selected Topics in Quantum Electronics, IEEE Journal of, vol. 14, no. 2, pp. 260¿269, March 2008. [2] G. J. Wilmink, B. D. Rivest, B. L. Ibey, C. L. Roth, and J. Bernhard;, ¿Quantitative Inves- tigation Of The Bioeffects Associated With Terahertz Radiation,¿ SPIE Proceedings: Optical Interactions with Tissues and Cells XXI, vol. 7562, 2010. [3] K. Ajito and Y. Ueno, ¿THz Chemical Imaging For Biological Applications,¿ Terahertz Science and Technology, IEEE Transactions on, vol. 1, no. 1, pp. 293¿300, 2011. [4] M. C. Hoffmann, ¿Novel Techniques In THz-Time-Domain-Spectroscopy,¿ Ph.D. dissertation, 2006. [5] Y.-S. Lee, Principles Of Terahertz Science And Technology. Springer, 2009. [6] R. M. Smith and M. A. Arnold, ¿Terahertz Time-Domain Spectroscopy Of Solid Samples: Principles, Applications, And Challenges,¿ Applied Spectroscopy Reviews, vol. 46, no. 8, pp. 636¿679, 2011. [7] C. M. Armstrong, ¿The Truth About Terahertz,¿ IEEE Spectrum, Tech. Rep., 2012. [8] P. W. S. L. Biaobin Jin, Cunlin Zhang, ¿Recent Progress Of Terahertz Spectroscopy On Me- dicine And Biology In China,¿ Terahertz Science and Technology, vol. 3, pp. 192¿200, 2010. [9] C. Yu, S. Fan, Y. Sun, and E. Pickwell-MacPherson, ¿The Potential Of Terahertz Imaging For Cancer Diagnosis: A Review Of Investigations To Date,¿ Quantitative Imaging in Medicine and Surgery, vol. 2, pp. 33¿45, 2012. [10] M. Freebody, ¿Challenges Not Insurmountable For Terahertz Spectroscopy,¿ Biophotonic, 2014. [11] R. . A. Cheville, Terahertz Spectroscopy Principles And Applications, S. L. . Dexheimer, Ed. CRC Press. [12] C. Seco-Martorell, V. Lopez-Domínguez, G. Arauz-Garofalo, A. Redo-Sanchez, J. Palacios, and J. Tejada, ¿Goya¿s Artwork Imaging With Terahertz Waves.¿ [13] C. A. Schmuttenmaer, ¿Exploring Dynamics In The Far-Infrared With Terahertz Spectros- copy,¿ Chemical Reviews, vol. 104, no. 4, pp. 1759¿1780, 2004. [14] A. G. Davies, A. D. Burnett, W. Fan, E. H. Linfield, and J. E. Cunningham, ¿Terahertz Spectroscopy Of Explosives And Drugs ,¿ Materials Today, vol. 11, no. 3, pp. 18 ¿ 26, 2008. [15] K. Kawase, Y. Ogawa, Y. Watanabe, and H. Inoue, ¿Non-Destructive Terahertz Imaging Of Illicit Drugs Using Spectral Fingerprints,¿ Opt. Express, vol. 11, no. 20, pp. 2549¿2554, Oct 2003. [16] S. S. N, D. Dash, H. E. Madi, , and G. Gopalakrishnan, ¿WiGig And IEEE 802.11ad For Multi- Gigabyte-Per-Second WPAN And WLAN,¿ Tensorcom Inc., 5900 Pasteur Court, Carlsbad, CA 92008, 2012. [17] OECD, OECD Compendium Of Agri-Environmental Indicators, O. Publishing, Ed. OECD Publishing, 2013. [18] E.-A. Jung, M.-H. Lim, K.-W. Moon, Y.-W. Do, S.-S. Lee, H.-W. Han, H.-J. Choi, K.-S. Cho, and K.-R. Kim, ¿Terahertz Pulse Imaging Of Micro-Metastatic Lymph Nodes In Early-Stage Cervical Cancer Patients,¿ Journal of the Optical Society of Korea, vol. 15, pp. 155¿160, 2011. [19] E. J. Martinez, ¿Next Generation Of Terahertz Sources And Detectors Sources And Detectors,¿ Microsystems Technology Office, Tech. Rep., 2000. [20] S. J. Oh, J. Kang, I. Maeng, J.-S. Suh, Y.-M. Huh, S. Haam, and J. H. Son, ¿Nanoparticle- Enabled Terahertz Imaging For Cancer Diagnosis,¿ Optics Express, vol. 17, pp. 3469¿3475, 2009. [21] R. Ullah, H. Li, and Y. Zhu, ¿Terahertz And FTIR Spectroscopy Of `Bisphenol A¿ ,¿ Journal of Molecular Structure, vol. 1059, no. 0, pp. 255 ¿ 259, 2014. [22] J. P. H.F. Tiedje, H.K. Haugen, ¿Measurement Of Nonlinear Absorption Coefficients In GaAs, InP And Si By An Optical Pump THz Probe Technique,¿ Optics Communications, vol. 274, pp. 187¿197, 2007. [23] S. Paine and R. Blundell, ¿The Terahertz Atmosphere,¿ in 15th International Symposium on Space Terahertz Technology, 2004. [24] G. Gallot and D. Grischkowsky, ¿Electro-Optic Detection Of Terahertz Radiation,¿ Optical Society of America, vol. 16, pp. 1204¿1212, 1999. [25] Y. Cai, I. Brener, J. Lopata, J. Wynn, L. Pfeiffer, and J. Federici, ¿Design And Performance Of Singular Electric Field Terahertz Photoconducting Antennas,¿ Applied Physics Letters, vol. 71, no. 15, pp. 2076¿2078, 1997. [26] D. Li, Y. Huang, Y.-C. Shen, and N. Khiabani, ¿Effects Of Substrate On The Performan- ce Of Photoconductive THz Antennas,¿ in Antenna Technology (iWAT), 2010 International Workshop on, 2010, pp. 1¿4. [27] E. Moreno, M. Fernandez, A. Rubio Bretones, M. Cabello, and S. Gonzalez Garcia, ¿A Com- parison Of The Performance Of THz Photoconductive Antennas,¿ Antennas and Wireless Pro- pagation Letters, IEEE, vol. PP, no. 99, pp. 1¿1, 2014. [28] M. C. Beard, G. M. Turner, and C. A. Schmuttenmaer, ¿Subpicosecond Carrier Dynamics In Low-Temperature Grown GaAs As Measured By Time-Resolved Terahertz Spectroscopy,¿ Journal of Applied Physics, vol. 90, no. 12, pp. 5915¿5923, 2001. [29] D. C. Look, ¿Molecular Beam Epitaxial GaAs Grown At Low Temperatures ,¿ Thin Solid Films, vol. 231, no. 1¿2, pp. 61 ¿ 73, 1993. [30] M. Tani, K. Sakai, H. Abe, S. ichi Nakashima, H. Harima, M. Hangyo, Y. Tokuda, K. Kanamoto, Y. Abe, and N. Tsukada, ¿Spectroscopic Characterization Of Low-Temperature Grown GaAs Epitaxial Films,¿ Japanese Journal of Applied Physics, vol. 33, no. Part 1, No. 9A, pp. 4807¿4811, 1994. [31] H. S. Loka, S. D. Benjamin, and P. W. Smith, ¿Refractive Index And Absorption Changes In Low-Temperature-Grown GaAs ,¿ Optics Communications, vol. 155, no. 1¿3, pp. 206 ¿ 212,1998. [32] H. N¿emec, A. Pashkin, P. Ku¿zel, M. Khazan, S. Schnu¿ll, and I. Wilke, ¿Carrier Dynamics In Low-Temperature Grown GaAs Studied By Terahertz Emission Spectroscopy,¿ Journal of Applied Physics, vol. 90, no. 3, pp. 1303¿1306, 2001. [33] V. Ortiz, J. Nagle, J.-F. Lampin, E. Péronne, and A. Alexandrou, ¿Low-Temperature-Grown GaAs: Modeling Of Transient Reflectivity Experiments,¿ Journal of Applied Physics, vol. 102, no. 4, pp.¿, 2007. [34] A. Taflove and S. C. Hagness, Computational Electrodynamics The Finite-Differences Time Domain Method, 2005. [35] E. Moreno, M. Pantoja, F. Ruiz, J. Roldán, and S. García, ¿On The Numerical Modeling Of Terahertz Photoconductive Antennas,¿ Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, vol. 35, no. 5, pp. 432¿444, 2014. [36] E. Moreno-Perez, M. Pantoja, S. Garcia, A. Bretones, and R. Martin, ¿Time Domain Simula- tion Of THz Photoconductive Antennas,¿ in Antennas and Propagation (EUCAP), 2012 6th European Conference on, March 2012, pp. 1054¿1057. [37] E. Moreno, M. Pantoja, S. Garcia, A. Bretones, and R. Martin, ¿Time-Domain Numerical Modeling Of THz Photoconductive Antennas,¿ Terahertz Science and Technology, IEEE Tran- sactions on, vol. PP, no. 99, pp. 1¿11, 2014. [38] E. Castro-Camus, L. Fu, J. Lloyd-Hughes, H. H. Tan, C. Jagadish, and M. B. Johnston, ¿Pho- toconductive Response Correction For Detectors Of Terahertz Radiation,¿ Journal of Applied Physics, vol. 104, no. 5, pp.¿, 2008. [39] X.-C. Zhang, Y. Jin, L. Kingsley, and M. Weiner, ¿Influence Of Electric And Magnetic Fields On THz Radiation,¿ Applied Physics Letters, vol. 62, no. 20, pp. 2477¿2479, May 1993. [40] C. Weiss, R. Wallenstein, and R. Beigang, ¿Magnetic-Field-Enhanced Generation Of Terahertz Radiation In Semiconductor Surfaces,¿ Applied Physics Letters, vol. 77, no. 25, pp. 4160¿4162, 2000. [41] M. Hangyo, M. Migita, and K. Nakayama, ¿Magnetic Field And Temperature Dependence Of Terahertz Radiation From InAs Surfaces Excited By Femtosecond Laser Pulses,¿ Journal of Applied Physics, vol. 90, no. 7, pp. 3409¿3412, Oct 2001. [42] H. Takahashi, Y. Suzuki, A. Quema, M. Sakai, T. Yano, S. Ono, N. Sarukura, M. Hosomizu, T. Tsukamoto, G. Nishijima, and K. Watanabe, ¿Magnetic-Field-Induced Enhancement Of THz-Radiation Power From Femtosecond-Laser-Irradiated InAs Up To 27 T,¿ Japanese Journal of Applied Physics, vol. 42, no. 5B, p. L532, 2003. [43] J. Shan, T. Heinz, C. Weiss, R. Wallenstein, and R. Beigang, ¿Origin Of Magnetic Field En- hancement In The Generation Of THz Radiation From Semiconductor Surfaces,¿ in Quantum Electronics and Laser Science Conference, 2001. QELS ¿01. Technical Digest. Summaries of Papers Presented at the, May 2001, pp. 46¿47. [44] M. Johnston, D. Whittaker, A. Corchia, A. Davies, and E. Linfield, ¿Theory Of Magnetic-Field Enhancement Of Surface-Field Terahertz Emission,¿ Journal of Applied Physics, vol. 91, no. 4, pp. 2104¿2106, Feb 2002. [45] M. Johnston, A. Davies, E. Linfield, A. Corchia, R. Mclaughlin, D. Arnone, M. Pepper, and A. Dowd, ¿Magnetic-Field-Induced Enhancement Of Terahertz Emission From III-V Semicon- ductor Surfaces,¿ UTSePress Research Home, vol. 13, pp. 896¿899, 2002. [46] M. Johnston, A. Corchia, A. Dowd, E. Linfield, A. Davies, R. Mclaughlin, D. Arnone, and M. Pepper, ¿Magnetic-Field-Induced Enhancement Of Terahertz Emission From III-V Semi- conductor Surfaces,¿ ePress UTS Publishing, vol. 13, pp. 896¿899, 2002. [47] J. D. Jackson, Classical Electrodynamics. John Wiley, 1962. [48] P. Lorrain and D. Corson, Electromagnetism: Principles and Applications. W.H. Freeman,1990. [49] J. Jackson, Classical Electrodynamics. Wiley, 1998. [50] B. G. Streetman and S. Kumar Banerjee, Solid State Electronic Devices. Pearson Education, 2009. [51] B. G. Yacobi, Semiconductor Materials An Introduction To Basic Principles, http://kluweronline.com, Ed. Kluwer Academic Publishers, 2003. [52] N. W. Ashcroft and N. D. Mermin, Solid State Physics, H. C. Publishers, Ed. Dorothy Garbose Crane, 1976. [53] S. Selberherr, Analysis And Semiconductor Devices. Springer-Verlag, 1984. [54] A. Anselm, Einfu¿hrung in die Halbleitertheorie. Akad.- Verlag, 1964. [55] M. Planck, The Theory Of Heat Radiation., M. t. n. e. Masius, Ed. P.Blakiston¿s Son & Co. OL 7154661M., 1914. [56] A. J. Dash, A. Finch, P. J. Gardner, and M. Cottrell, ¿Heat Capacity Of Gallium Arsenide,¿Journal of Chemical & Engineering Data, vol. 19, no. 2, pp. 113¿114, 1974. [57] [Online] Available:http://www.siliconfareast.com/sigegaas.htm [58] G. Baccarani and A. Mazzone, ¿On the diffusion current in heavily doped semiconductors ,¿Solid-State Electronics, vol. 18, no. 5, pp. 469 ¿ 470, 1975. [59] P. Landsberg and S. Hope, ¿Diffusion currents in semiconductors,¿ Solid-State Electronics, vol. 19, no. 2, pp. 173 ¿ 174, 1976. [60] ¿¿, ¿Two formulations of semiconductor transport equations,¿ Solid-State Electronics, vol. 20, no. 5, pp. 421 ¿ 429, 1977. [61] B. R. Nag, ¿Diffusion equation for hot electrons,¿ Phys. Rev. B, vol. 11, pp. 3031¿3036, Apr 1975. [62] B. Nag and A. Chakravarti, ¿Comments on the generalized Einstein relation for semiconduc- tors,¿ Solid-State Electronics, vol. 18, no. 1, pp. 109¿110, 1975. [63] K.V.Shalimova, Physics Of Semiconductors. Moscow, Mir, 1975. [64] K. Po¿zela, ¿Electron Nonelastic Scattering By Confined And Interface Polar Optical Phonons In A Modulation-Doped AlGaAs/GaAs/AlGaAs Quantum Well,¿ Nauka/Interperiodica, vol. 35, pp. 1305¿1308, 2001. [65] I. d¿Electronique Fondamentale, ¿Can Velocity Overshoot Or Ballistic Transport Be Efficient In Submicron Devices? ,¿ Microelectronics Journal, vol. 13, no. 6, pp. 18 ¿ 22, 1982. [66] T. S. E. Sano, T. Nagatsuma and A. Iwata, ¿Generation Of Picosecond Electrical Pulses By A Pulse Forming Optoelectronic Device,¿ Applied Physics Letters, vol. Volume 55, Issue 2, p. 151, 1989. [67] E. Sano and T. Shibata, ¿Fullwave Analysis Of Picosecond Photoconductive Switches,¿ Quan- tum Electronics, IEEE Journal of, vol. 26, pp. 372 ¿ 377, 1990. [68] C. C. B. J. A. Reineix, M. Ariaudo, ¿Theoretical Analysis Of Photoconducting Dipole Anten- nas,¿ Microwave and Optical Technology Letters, vol. 15, pp. 110¿113, 1997. [69] P. Kirawanich, ¿A Full Wave Analysis Of A Terahertz-Pulse Generation For Wide-Bandgap Photoconductive Antennas Using A Field-Carrier Transport Scheme,¿ Electrical Enginee- ring/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, 2009. ECTI- CON 2009. 6th International Conference, vol. 6, pp. 940¿943, 2009. [70] T. Apostol, Calculus, J. W. . Sons, Ed. Wiley, 1967. [71] M. Sotoodeh, A. H. Khalid, and A. A. Rezazadeh, ¿Empirical Low-Field Mobility Model For III¿V Compounds Applicable In Device Simulation Codes,¿ Journal of Applied Physics, vol. 87, no. 6, pp. 2890¿2900, 2000. [72] I. Silvaco, Atlas User¿s Manual Device Simulation Software., 4701 Patrick Henry Drive, Bldg. 2 Santa Clara, CA 95054, 2013. [73] R. Caughey, D.M.; Thomas, ¿Carrier Mobilities In Silicon Empirically Related To Doping And Field,¿ Proceedings of the IEEE, vol. 55, no. 12, pp. 2192¿2193, 1967. [74] MINIMOS-NT 2.1 User¿s Guide. Technische Universitat Wien, Austria, 2004., 2004. [Online]. Available: http://www.iue.tuwien.ac.at/software [75] P. Arifin, E. M. Goldys, and T. L. Tansley, ¿Electron Mobility In Low Temperature Grown Gallium Arsenide,¿ Materials Science and Engineering B, vol. 35, no. 1-3, pp. 330 ¿ 333, 1995. [76] K. Yamaguchi, ¿Field-Dependent Mobility Model For Two-Dimensional Numerical Analysis Of MOSFET¿s,¿ Electron Devices, IEEE Transactions on, vol. 26, no. 7, pp. 1068¿1074, 1979. [77] C. Lombardi, S. Manzini, A. Saporito, and M. Vanzi, ¿A Physically Based Mobility Model For Numerical Simulation Of Nonplanar Devices,¿ Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, IEEE Transactions on, vol. 7, no. 11, pp. 1164¿1171, 1988. [78] K. P. G., ¿Deviation From Matthiessen¿s Rule And Lattice Thermal Conductivity Of Alloys,¿ Australian Journal of Physics, vol. 12, p. 199, 1959. [79] T. S. Sosnowski, T. B. Norris, H. H. Wang, P. Grenier, J. F. Whitaker, and C. Y. Sung, ¿High-Carrier-Density Electron Dynamics In Low-Temperature-Grown GaAs,¿ Applied Physics Letters, vol. 70, no. 24, pp. 3245¿3247, 1997. [80] N. Hozhabri, J. Montoya, and K. Alavi, ¿Photocurrent Study Of Molecular Beam Epitaxy GaAs Grown At Low Temperature,¿ Journal of Applied Physics, vol. 87, no. 5, pp. 2353¿2356, 2000. [81] J. B. Gayé, Formalismo Y Métodos De La Termodinamica. Reverte, 1997. [82] W. Engl, H. Dirks, and B. Meinerzhagen, ¿Device modeling,¿ Proceedings of the IEEE, vol. 71, no. 1, pp. 10 ¿ 33, jan. 1983. [83] U. Strauss, W. W. Ruhle, and K. Kohler, ¿Auger Recombination In Intrinsic GaAs,¿ Applied Physics Letters, vol. 62, no. 1, pp. 55 ¿57, jan 1993. [84] M. C. Richard S. Muller, Theodore I. Kamins, Device Electronics For Integrated Circuits. John Wiley & Sons; 3rd edition, 2002. [85] M. Kalusmeier-Brown, M. Lundstrom, and M. Melloch, ¿The effects of heavy impurity doping on AlGaAs/GaAs bipolar transistors,¿ Electron Devices, IEEE Transactions on, vol. 36, no. 10, pp. 2146 ¿2155, oct 1989. [86] M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C. T. Chan, and K. M. Ho, ¿Electromagnetic-Wave Propagation Through Dispersive And Absorptive Photonic-Band-Gap Materials,¿ Phys. Rev. B, vol. 49, no. 16, pp. 11 080¿11 087, Apr 1994. [87] H. Harde and D. Grischkowsky, ¿Coherent Transients Excited By Subpicosecond Pulses Of Terahertz Radiation,¿ J. Opt. Soc. Am. B, vol. 8, no. 8, pp. 1642¿1651, Aug 1991. [88] P. U. Jepsen and S. R. Keiding, ¿Radiation Patterns From Lens-Coupled Terahertz Antennas,¿ Opt. Lett., vol. 20, no. 8, pp. 807¿809, Apr 1995. [89] K. S. Masahiko Tani, Shuji Matsuura and S. ichi Nakashima, ¿Emission Characteristics Of Pho- toconductive Antennas Based On Low-Temperature-Grown GaAs And Semi-Insulating GaAs,¿ Optical Society of America, vol. 36, pp. 7853¿7859, 1997. [90] K. S. Masahiko Tani and H. Mimura, ¿Ultrafast Photoconductive Detectors Based On Semi- Insulating GaAs And InP,¿ Jpn. J. Appl. Phys., vol. 36, pp. 1175¿1178, 1997. [91] M. Schall, H. Helm, and S. Keiding, ¿THz Time-Domain Spectroscopy Of Electro-Optic Crys- tals,¿ in Terahertz Electronics Proceedings, 1998. THz Ninety Eight. 1998 IEEE Sixth Interna- tional Conference on, 1998, pp. 194¿195. [92] Y. Cai, I. Brener, J. Lopata, J. Wynn, L. Pfeiffer, J. Stark, Q. Wu, X.-C. Zhang, and J. Federici, ¿Coherent Terahertz Radiation Detection: Direct Comparison Between Free-Space Electro- Optic Sampling And Antenna Detection,¿ Applied Physics Letters, vol. 73, no. 4, pp. 444¿446, 1998. [93] M. Tani, K.-S. Lee, and X.-C. Zhang, ¿Detection Of Terahertz Radiation With Low- Temperature-Grown GaAs-Based Photoconductive Antenna Using 1.55µm probe,¿ Applied Physics Letters, vol. 77, no. 9, pp. 1396¿1398, 2000. [94] Y. B. S. S. K. Zhang, J.; Hong, ¿Terahertz Pulse Generation And Detection With LT-GaAs Photoconductive Antenna,¿ IEE Proceedings - Optoelectronics, vol. 151, pp. 98¿101, 2004, sIN LEER. [95] T.-A. Liu, C.-L. Pan, M. Tani, M. Nakajima, M. Hangyo, K. Sakai, and S. ichi Nakashi- ma, ¿Ultrabroadband Terahertz Field Detection By Proton-Bombarded InP Photoconductive Antennas,¿ in 14th International Conference on Ultrafast Phenomena. Optical Society of America, 2004, p. ThD5. [96] M. Tani, Y. Hirota, C. Que, S. Tanaka, R. Hattori, M. Yamaguchi, S. Nishizawa, and M. Hang- yo, ¿Novel Terahertz Photoconductive Antennas,¿ International Journal of Infrared and Milli- meter Waves, vol. 27, pp. 531¿546, 2006. [97] J. Lampin, E. Peytavit, T. Akalin, L. Desplanque, G. Mouret, F. Hindle, and D. Bigourd, ¿TEM-Horn Antennas For Generation And Detection Of Terahertz Pulses,¿ in Infrared and Millimeter Waves, 2007 and the 2007 15th International Conference on Terahertz Electronics. IRMMW-THz. Joint 32nd International Conference on, 2007, pp. 799¿800. [98] P. C. Upadhya, W. Fan, A. Burnett, J. Cunningham, A. G. Davies, E. H. Linfield, J. Lloyd- Hughes, E. Castro-Camus, M. B. Johnston, and H. Beere, ¿Excitation-Density-Dependent Ge- neration Of Broadband Terahertz Radiation In An Asymmetrically Excited Photoconductive Antenna,¿ Opt. Lett., vol. 32, no. 16, pp. 2297¿2299, Aug 2007. [99] F. Peter, S. Winnerl, S. Nitsche, A. Dreyhaupt, H. Schneider, and M. Helm, ¿Coherent Te- rahertz Detection With A Large-Area Photoconductive Antenna,¿ Applied Physics Letters, vol. 91, no. 8, pp. 081 109¿081 109¿3, 2007. [100] R. Faulks, M. Evans, H. Page, S. Malik, I. Gregory, I. Farrer, D. Ritchie, and M. Pepper, ¿En- hanced Terahertz Receiver Using a Distributed Bragg Reflector Coupled To A Photoconductive Antenna,¿ Photonics Technology Letters, IEEE, vol. 21, no. 21, pp. 1603¿1605, 2009. [101] N. Khiabani, Y. Huang, and Y. chun Shen, ¿Comparison Of Ultra-Wideband THz Genera- tion And Detection Systems,¿ in Antennas and Propagation (EUCAP), Proceedings of the 5th European Conference on, april 2011, pp. 457 ¿461. [102] J. S. Jo, T.-I. Jeon, and D. Grischkowsky, ¿Prototype 250 GHz Bandwidth Chip To Chip Electrical Interconnect, Characterized With Ultrafast Optoelectronics,¿ Terahertz Science and Technology, IEEE Transactions on, vol. 3, no. 4, pp. 453¿460, 2013. [103] M. Bernier, F. Garet, and J. Coutaz, ¿Precise Determination Of The Refractive Index Of Samples Showing Low Transmission Bands By THz Time-Domain Spectroscopy,¿ Terahertz Science and Technology, IEEE Transactions on, vol. 3, no. 3, pp. 295¿301, 2013. [104] W. Baughman, H. Yokus, S. Balci, D. Wilbert, P. Kung, and S. Kim, ¿Observation Of Hy- drofluoric Acid Burns On Osseous Tissues By Means Of Terahertz Spectroscopic Imaging,¿ Biomedical and Health Informatics, IEEE Journal of, vol. 17, no. 4, pp. 798¿805, 2013. [105] R. Paschotta, Encyclopedia Of Laser Physics And Technology. Wiley-VCH, Berlin, 2008. [106] B. E. S. M.C.Teich, Fundamentals Of Photonics, Wiley, Ed. Wiley Series in Pure and Applied Optics, 2007. [107] P. Bouguer, Essai D¿optique Sur La Gradation De La Lumi`ere. Paris, France: Claude Jombert, 1729. [108] J. Lambert, Photometria Sive De Mensura Et Gradibus Luminis, Colorum Et Umbrae (Pho- tometry, Or, On The Measure And Gradations Of Light, Colors, And Shade), E. Klett, Ed. Augsburg,Augusta Vindelicorum, Germany, 1760. [109] Beer, ¿Bestimmung der Absorption Des Rothen Lichts In Farbigen Flu¿ssigkeiten (Determina- tion Of The Absorption Of Red Light In Colored Liquids),¿ Annalen der Physik und Chemie, vol. 88, p. 78¿88, 1852. [110] P. Dirac, Principles Of Quantum Mechanics. Oxford at the Clarendon Press, 1958. [111] S. Hughes, M. Tani, and K. Sakai, ¿Vector Analysis Of Terahertz Transients Generated By Pho- toconductive Antennas In Near- And Far-Field Regimes,¿ Journal of Applied Physics, vol. 93, no. 8, pp. 4880¿4884, 2003. [112] Z.-S. P. M. T. K. Sakai, ¿Analysis Of THz Pulses Using The FDTD Calculation Method,¿Ultrafast Devices and Lasers, vol. 3940, pp. 184¿191, 2000. [113] J. Zhang, Z. Chen, and X. Chen, ¿FDTD Analysis Of Photoconducting Antennas For Millimeter-Wave Generation,¿ International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, vol. 10, no. 4, pp. 213¿220, 2000. [114] P. Kirawanich, S. Yakura, and N. Islam, ¿Study Of High-Power Wideband Terahertz-Pulse Generation Using Integrated High-Speed Photoconductive Semiconductor Switches,¿ Plasma Science, IEEE Transactions on, vol. 37, no. 1, pp. 219¿228, 2009. [115] N. Khiabani, Y. Huang, Y.-C. Shen, and S. Boyes, ¿Time Variant Source Resistance In The THz Photoconductive Antenna,¿ in Antennas and Propagation Conference (LAPC), 2011 Loughbo- rough, 2011, pp. 1¿3. [116] N. Khiabani, Y. Huang, Y. chun Shen, and S. Boyes, ¿Theoretical Modeling Of A Photoconduc- tive Antenna In A Terahertz Pulsed System,¿ Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 61, no. 4, pp. 1538¿1546, 2013. [117] S. C. H. Allen Taflove, Computational Electrodynamics The Finite-Differences Time Domain Method, A. House, Ed. British Library, 2000. [118] W. Yu, R. Mittra, T. Su, Y. Liu, and X. Yang, Parallel Finite-Difference Time-Domain Method. ARTECH HOUSE, INC., 2006. [119] A. Elsherbeni and V. Demir, The Finite-difference Time-domain Method for Electromagnetics with MATLAB Simulations. SciTech Pub., 2009. [120] U. Inan and R. Marshall, Numerical Electromagnetics: The FDTD Method. Cambridge Uni- versity Press, 2011. [121] A. Taflove, A. Oskooi, and S. Johnson, Advances in FDTD Computational Electrodynamics: Photonics and Nanotechnology, ser. Artech House antennas and propagation library. Artech House, 2013. [122] D. Sullivan, Electromagnetic Simulation Using the FDTD Method. Wiley, 2013. [123] P. U. Jepsen, R. H. Jacobsen, and S. R. Keiding, ¿Generation And Detection Of Terahertz Pulses From Biased Semiconductor Antennas,¿ J. Opt. Soc. Am. B, vol. 13, no. 11, pp. 2424¿2436, Nov 1996. [124] N. Khiabani, Y. Huang, and Y.-C. Shen, ¿Discussions On The Main Parameters Of THz Photoconductive Antennas As Emitters,¿ in Antennas and Propagation (EUCAP), Proceedings of the 5th European Conference on, 2011, pp. 462¿466. [125] D. Saeedkia, ¿Terahertz Photoconductive Antennas: Principles And Applications,¿ in Antennas and Propagation (EUCAP), Proceedings of the 5th European Conference on, 2011, pp. 3326¿ 3328. [126] A. Booysen, ¿Aperture theory and the equivalence theorem,¿ in Communications and Signal Processing, 1998. COMSIG ¿98. Proceedings of the 1998 South African Symposium on, Sep 1998, pp. 353¿358. [127] A. Booysen, ¿Aperture theory and the equivalence theorem,¿ in Antennas and Propagation Society International Symposium, 1999. IEEE, vol. 2, July 1999, pp. 1258¿1261 vol.2. [128] S. Barmada, A. Musolino, and M. Raugi, ¿Equivalence theorem boundary conditions for FDTD formulations,¿ Magnetics, IEEE Transactions on, vol. 40, no. 2, pp. 1049¿1052, March 2004. [129] T. Martin, ¿An Improved Near- To Far-Zone Transformation For The Finite-Difference Time- Domain Method,¿ Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 46, no. 9, pp. 1263 ¿1271, sep 1998. [130] K. Motojima, S. Kozaki, and N. Takada, ¿A precision near-to-far-field transformation for FDTD method,¿ in Microwave Conference, 2000 Asia-Pacific, 2000, pp. 374¿377. [131] R. Luebbers, K. S. Kunz, M. Schneider, and F. Hunsberger, ¿A finite-difference time-domain near zone to far zone transformation [electromagnetic scattering],¿ Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 39, no. 4, pp. 429¿433, Apr 1991. [132] C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis And Design. Whiley, 2005. [133] H. Nyquist, ¿Certain Topics In Telegraph Transmission Theory,¿ American Institute of Elec- trical Engineers, Transactions of the, vol. 47, no. 2, pp. 617¿644, April 1928. [134] C. Shannon, ¿Communication In The Presence Of Noise,¿ Proceedings of the IEEE, vol. 86, no. 2, pp. 447¿457, Feb 1998. [135] R. Martin, A. Bretones, and S. Garcia, ¿Some Thoughts About Transient Radiation By Straight Thin Wires,¿ Antennas and Propagation Magazine, IEEE, vol. 41, no. 3, pp. 24¿33, Jun 1999. [136] S. Preu, G. H. D¿ohler, S. Malzer, L. J. Wang, and A. C. Gossard, ¿Tunable, Continuous-Wave Terahertz Photomixer Sources And Applications,¿ Journal Of Applied Physics, vol. 109, no. 6, pp.¿, 2011. [137] M. Tani, K. Yamamoto, E. Estacio, C. Que, H. Nakajima, M. Hibi, F. Miyamaru, S. Nishiza- wa, and M. Hangyo, ¿Photoconductive Emission And Detection Of Terahertz Pulsed Radiation Using Semiconductors And Semiconductor Devices,¿ Journal of Infrared, Millimeter, and Te- rahertz Waves, vol. 33, no. 4, pp. 393¿404, 2012. [138] [Online]. Available: http://www.filmetrics.com/refractive-index-database/gaas/gallium- arsenide [139] J. Lampin, E. Peytavit, T. Akalin, G. Ducournau, J. Klier, S. Wohnsiedler, J. Jonuscheit, and R. Beigang, ¿The Transverse Electromagnetic Horn Antenna As An Efficient THz Pulse Emit- ter,¿ in Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz), 2011 36th International Conference on, Oct 2011, pp. 1¿2. [140] D. Rutledge and M. S. Muha, ¿Imaging Antenna Arrays,¿ Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 30, no. 4, pp. 535¿540, Jul 1982. [141] B. G. Olmedo, Fundamentos De Electromagnetismo (Iniciacinon Al Caalculo Numérico En Electromagnetismo). Universidad de Granada, 2006. [142] D. C.Champeney, Fourier Transforms In Physics, A. Hilger, Ed. Bristol Library, 1985. [143] M. Clerici, M. Peccianti, B. E. Schmidt, L. Caspani, M. Shalaby, M. Gigu`ere, A. Lotti, A. Couai- ron, F. m. c. Légaré, T. Ozaki, D. Faccio, and R. Morandotti, ¿Wavelength Scaling Of Terahertz Generation By Gas Ionization,¿ Phys. Rev. Lett., vol. 110, p. 253901, Jun 2013. [144] A. Couairon and A. Mysyrowicz, ¿Femtosecond Filamentation In Transparent Media,¿ Physics Reports, vol. 441, no. 2¿4, pp. 47 ¿ 189, 2007. [145] L. Bergé, S. Skupin, C. Kohler, I. Babushkin, and J. Herrmann, ¿3D Numerical Simulations Of THz Generation By Two-Color Laser Filaments,¿ Phys. Rev. Lett., vol. 110, p. 073901, Feb 2013. [146] A. Fuller, Microwaves, ser. The Commonwealth and international library. Applied electricity and electronics division. Pergamon Press, 1969. [147] R. J. Goldston and P. H. Rutherford, Introduction To Plasma Physics. Institute of Physics Publishing, 1995. [148] I. Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, S. Pepys, Ed. Royal Society, 1687. [149] A. V. Balakin, A. V. Borodin, I. A. Kotelnikov, and A. P. Shkurinov, ¿Terahertz Emission From A Femtosecond Laser Focus In A Two-Color Scheme,¿ J. Opt. Soc. Am. B, vol. 27, no. 1, pp. 16¿26, Jan 2010. [150] P. Knabner and L. Angermann, Numerical Methods For Elliptic And Parabolic Partial Diffe- rential Equations, Springer-Verlag, Ed. J.E. Marsden, 2003. [151] A. F. Nikiforov and V. B. Uvarov, Special Functions Of Mathematical Physics: A Unified Introduction With Applications. Hardcover, 1988. [152] P. Petropoulos, ¿Analysis Of Exponential Time-Differencing For FDTD In Lossy Dielectrics,¿Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 45, no. 6, pp. 1054¿1057, 1997.