基于太赫兹时域光谱的壁画信息提取的可行性研究

采用太赫兹时域光谱技术对传统中国壁画的部分制作流程进行了分析,获得了壁画制作每个流程的太赫兹时域反射谱。研究了传统中国壁画在0.2～1.0 THz频率范围内的太赫兹光谱特性,得到了其在室温环境下的太赫兹吸收谱和折射率。结果表明,各样品的折射率平均值和吸收系数的峰值频率差异显著。研究结果能为太赫兹时域光谱技术在壁画信息提取领域的应用提供参考。     

氧化铝晶体的太赫兹光谱特性研究

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术研究了氧化铝(Al_2O_3)在宽带太赫兹波范围(0.2～3.0 THz)内的光谱特性。改变晶体光轴与太赫兹脉冲偏振方向间的夹角(方位角),得到了Al_2O_3晶体在不同方位角下的太赫兹时域谱,计算了Al_2O_3晶体o光和e光的折射率和吸收系数,并画出了Al_2O_3晶体在太赫兹波段的折射率椭圆图。结果表明,Al_2O_3在太赫兹频段具有较大的双折射率和较低的吸收系数,双折射率高达0.36,吸收系数低于5 cm~(-1)。基于Al_2O_3晶体的双折射特性实现了对THz脉冲的相位和振幅的调制。Al_2O_3晶体可以作为THz脉冲的"整形器",为太赫兹波在超宽带、超高速通信系统的应用提供重要参考。     

生物组织脱水过程的太赫兹时域光谱

利用透射式太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对猪脂肪、肌肉和皮肤三种新鲜组织的持续脱水过程进行在线连续扫描,观察太赫兹波时域谱在组织脱水过程的变化,并分析比较三种组织脱水前后的太赫兹波吸收系数及折射率的改变及差异.结果表明,太赫兹波对新鲜组织含水量的改变十分敏感,新鲜组织的含水量是影响太赫兹波吸收系数的主要因素.同时,不同组织对太赫兹的吸收有明显差异,表明太赫兹光谱技术可以鉴别不同的组织类型.本研究为太赫兹技术在生物医学领域的进一步研究和应用提供了帮助.     

固体粉末的太赫兹折射率和吸收系数准确提取方法

为解决固体粉末类物质太赫兹折射率和吸收系数提取不准确的问题,采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术以聚乙烯(PE)与聚四氟乙烯(PTFE)为研究对象,分析一元和二元混合粉中孔隙率对光学参数提取的影响;以有效介质理论为基础,提出基于Landau-Lifshitz-Looyenga(LLL)模型的折射率和吸收系数提取方法。结果表明：经过LLL模型修正的PE和PTFE粉末的折射率与文献中报道热塑成型的PE和PTFE板一致,证实了LLL模型在固体粉末太赫兹光学参数计算应用中的有效性。研究成果可为固体粉末的太赫兹标准光谱数据库建设和物质定量识别等领域提供指导。     

太赫兹光谱检测不同橡胶材料研究

太赫兹检测技术是当前应用较为广泛的一种技术,其在安全检测、化学、生命科学等方面得到了应用。为了更好地研究太赫兹技术的应用,该文针对太赫兹在橡胶材料检测中的应用进行分析,得到不同橡胶材料的光谱特性等,通过太赫兹光谱检测技术,对不同橡胶材料的吸收系数、折射率等指标进行分析对比,有效地对不同橡胶材料进行区分。通过研究得出,太赫兹的橡胶材料中的应用价值;同时也通过该研究得出橡胶对太赫兹作用机制的影响,提供科学的研究依据。     

基于太赫兹时域光谱的塑化剂定量分析北大核心CSCD

利用太赫兹时域光谱结合化学计量学对塑化剂定量检测技术进行了研究。提出了一种利用太赫兹透射光谱测量超薄液体样品光学常数的新方法。利用该方法,以一种典型塑化剂——邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为例,采用内径为200μm的比色皿作为样品载体测量了不同浓度DBP-无水乙醇和DBP-乙醇-水溶液在太赫兹波段下的折射率和吸收系数。结果表明随着DBP含量的增加,DBP-乙醇溶液和DBP-乙醇-水溶液在太赫兹波段(0.2~1.1THz)的光学参数随DBP浓度均呈有规律的变化。根据吸收系数面积、平均折射率相对DBP浓度变化曲线建立了未知溶液DBP含量的预测模型。该研究表明太赫兹时域光谱技术可能成为快速检测白酒等含乙醇饮料中塑化剂含量的新方法。     

正构烷烃随温度变化的太赫兹时域光谱研究

利用太赫兹时域光谱技术研究了温度变化对正构烷烃（C11~C14）状态的影响。通过扫描不同温度下的样品得到了太赫兹时域谱。经数据处理后得到的频域谱、折射率谱、吸收系数谱均能反映正构烷烃状态的变化。温度下降至低于其凝点时,正构烷烃状态由液态变为固态晶体,导致频域谱中的有效频率区间变窄,频域面积减小。温度的降低会导致烷烃分子结晶,折射率增大,吸收系数与频率成线性关系。实验结果表明,太赫兹时域光谱技术可以应用于检测以正构烷烃为代表的非极性烃类物质。     

太赫兹波对肠黏液的光谱检测

主要利用太赫兹时域光谱技术对人体正常肠组织表面黏液与癌变肠组织表面黏液进行检测.分别获得了不同样品在0.2 THz～0.8 THz波段的吸收系数和折射率.研究发现,新鲜正常肠组织表面黏液的太赫兹吸收与水的吸收接近,这提示水的贡献是主要的.同时,癌变肠组织表面黏液在吸收系数和折射率强度上普遍比正常肠组织表面黏液样品高,这表明该技术在癌组织检测中具有潜在的应用.研究结果表明,太赫兹时域光谱技术在生物组织检测和临床医学如肿瘤疾病诊断方面具有广泛的应用前景.     

利用反向有效介质理论研究CB/HDPE复合导电体系太赫兹波段的介电性质

通过熔融共混然后压片的方法将碳黑(CB)颗粒分散在对太赫兹光透明的高密度聚乙烯(HDPE)基体中,采用太赫兹时域光谱装置测量了该体系的介电信息,首次尝试采用反向有效介质理论,在CB浓度固定、只改变去极化因子的情况下,提取了CB颗粒在该波段的介电常数实部和虚部、折射率和吸收系数等信息.研究发现,从不同浓度的复合体系中提取的数据吻合较好,结合直流电导率测量结果发现去极化因子与体系内部颗粒的浓度和存在状态紧密相关,在逾渗阈值处去极化因子显著降低.采用偶极子弛豫模型对提取的结果进行了理论分析,得到了CB颗粒的弛豫时间、弛豫强度和电导率等信息.     

太赫兹波对肾癌组织的光谱检测

利用太赫兹光谱技术,对人肾癌组织进行检测,分别比较了肿瘤组织和肿瘤旁正常组织对太赫兹波的响应。通过对新鲜含水和经冷冻真空脱水组织的测量分析,分别获得了不同样品在0.2~1.2 THz波段的吸收系数和折射率。结果显示,生物组织中含水量对太赫兹波吸收信号强度有很大的影响。同时,不同组织的细胞结构和成分也是影响太赫兹信号强度的重要因素。比如癌细胞和正常细胞的结构的不同,因此对太赫兹电磁波的吸收以及它们在太赫兹波段的折射率都有显著的不同。结果显示太赫兹光谱技术在生物组织检测和临床医学如肿瘤疾病诊断方面具有广阔的应用前景。     

Tunable Terahertz Device Using Refractive Index Control

We measured the thermal dependencies of the refractive index and the absorption coefficient of high-resistivity silicon. We found that the refractive index varied slightly with temperature, and the absorption coefficient was very low and remained approximately constant as the temperature was changed. As a result, the conditions for terahertz propagation in silicon could be controlled by changing the refractive index without any absorption loss. As one application of this effect, we developed a terahertz time delay generator that can generate a terahertz time delay by changing the temperature of the medium through which the terahertz beam passes, without the need for any mechanical delay. We demonstrated generation of a terahertz time delay of approximately 6.6 ps.     

氧化镁单晶在太赫兹波段的介电特性

利用太赫兹时域光谱系统,在0.5~9.5 THz范围内对氧化镁单晶基片的介电特性进行了研究,并获得折射率、吸收系数以及复介电函数信息。实验数据表明,在低频（ 2 THz）范围内,氧化镁单晶透过性较好,折射率在3.12~3.15之间。折射率和吸收系数均随频率增加而增大,且在3.16 THz和8.11 THz两处存在明显的吸收峰。通过经典的赝简谐振动理论很好地拟合了实验结果,分析了晶体中的横向光学声子振动模式,为氧化镁单晶在宽带太赫兹波段的应用提供了有益参考。     

太赫兹频率下镁掺杂对氧化锌纳米粉体介电性能的影响

利用偶极天线LT-GaAs发射的太赫兹时域光谱(THz-TDS)研究单晶氧化锌、未掺杂和Mg掺杂的ZnO纳米粉末(粒子)在室温下的太赫兹光谱特性。在0.2~2 THz频率范围内研究了样品的功率吸收和折射率。结果发现,镁掺杂提高了样品材料的吸收效率,同时降低了氧化锌材料的折射率。相比较氧化锌单晶,未掺杂和Mg掺杂氧化锌纳米颗粒的太赫兹介电性质呈现类似的行为,该结果与横向光学E1(TO)声子模式有关。     

一种新型半导体材料的电子结构和光学特性：石墨烯一氧化物：

本文首次基于密度泛函理论研究了石墨烯一氧化物一种新型半导体材料的电子结构和光学特性。计算表明石墨烯一氧化物是直接带隙为0.95ev的半导体。通过绘制态密度和分波态密度研究了该材料的能带结构。除此之外,本文给出了该材料的光学特性,这对于材料在光电子器件的潜在应用有着一定的意义。     

不等光程法太赫兹波段材料光学参数的精确测量

近20年,太赫兹科学技术发展迅速,太赫兹波与物质之间的相互作用成为研究热点。理论推导并实验验证了一种提高太赫兹波段材料折射率、吸收系数等参数测量精度的方法。以两种厚度的高密度聚乙烯板（3.5 mm、5.0 mm）为样品,将不等光程测量法与常规太赫兹时域光谱测量方法进行比较,分别获得了0.5~2.5 THz频率范围的高密度聚乙烯的折射率和吸收系数,结果显示两种方法测量样品的折射率和吸收系数有较大的差异。常规法和不等光程法得到的折射率分别为1.505和1.483。常规法在1.465 THz附近出现一个峰值,而不等光程法得到的吸收系数在1.166 THz和2.431 THz出现特征吸收峰。证明不等光程法能更加精确提取材料光学参数,并可以揭示常规方法无法测得的材料特征吸收峰,为太赫兹波段精确测量材料光学参数提供了新的方法。     

Wide-aperture total absorption of a terahertz wave in a nanoperiodic graphene-based plasmon structure

The terahertz absorption spectrum in a periodic array of graphene nanoribbons located on the surface of a dielectric substrate with a high refractive index (terahertz prism) is studied theoretically. The total absorption of terahertz radiation is shown to occur in the regime of total internal reflection of the terahertz wave from the periodic array of graphene nanoribbons, at the frequencies of plasma oscillations in graphene, in a wide range of incidence angles of the external terahertz wave even at room temperature.     

Optical properties of GaAs

We have investigated the optical properties of gallium arsenide（GaAs） in the photon energy range 0.6- 6.0 eV.We obtained a refractive index which has a maximum value of 5.0 at a photon energy of 3.1 eV;an extinction coefficient which has a maximum value of 4.2 at a photon energy of 5.0 eV;the dielectric constant,the real part of the complex dielectric constant has a maximum value of 24 at a photon energy of 2.8 eV and the imaginary part of the complex dielectric constant has a maximum value of 26.0 at a photon energy of 4.8 eV;the transmittance which has a maximum value of 0.22 at a photon energy of 4.0 eV;the absorption coefficient which has a maximum value of 0.22×10⁸ m^-1 at a photon energy of 4.8 eV,the reflectance which has a maximum value of 0.68 at 5.2eV; the reflection coefficient which has a maximum value of 0.82 at a photon energy of 5.2 eV;the real part of optical conductivity has a maximum value of 14.2×10¹⁵ at 4.8 eV and the imaginary part of the optical conductivity has a maximum value of 6.8×10¹⁵ at 5.0 eV.The values obtained for the optical properties of GaAs are in good agreement with other results.