THz辐射大气传输研究和展望

THz辐射在大气中的传输特性是THz波空间通信、大气科学及遥感检测等空间应用的基础,掌握不同温度、高度、湿度和压力等条件下THz频段大气透过率窗口的位置和宽度对于促进该频段的应用具有重要意义。本文分析了THz辐射大气传输的研究概况,包括大气传输的基本原理,辐射传输方程的推导以及对各类THz辐射大气传输模型的比较,并指出尚待解决的问题,最后对THz辐射大气传输研究给出若干建议和展望。     

THz波产生技术

在介绍太赫兹技术的基础上,系统论述了太赫兹波的各种产生技术及其发展动态。     

偏振方向对ZnTe电光THz辐射探测的影响

在实验上研究了探测光的偏振方向对ZnTe晶体THz探测的影响 .在一周 36 0°范围内 ,测量出现两次零值 ,角度间隔为 180° ,在两个零值之间的 90°处出现不为零的小值 ,4 5°处不为最大值 .将ZnTe晶体在THz辐射电脉冲作用下产生的电光效应等效于瞬间任意波片 ,用琼斯矩阵法模拟实验过程 ,结果表明除在 90 0 处出现零值外其余模拟结果与实验结果相符 .用THz光子与横光学声子相互作用模型对此进行了定性解释 .     

THz技术及其在军事中的应用研究

为探索THz技术在军事中潜在的应用方向,本文研究了产生及检测THz辐射源的方法,针对THz波的特点,分析了THz技术在隐身飞机、探测弹道导弹及安全检测方面的应用。     

THz辐射脉冲波形的电光取样测量

Terahertz（THz）电磁辐射是国际上近年来发展的一种新型相干辐射光源，通常可由超短脉冲激光在半导体材料中激发的解态载流子传输过程，非线性光学晶体中的光学整流过程，以及量子阱中的Bloch振荡等过程来产生．THz电磁辐射具有以下非常独特的性质：（1）这是一种频率介于远红外和微波之间的相干电磁辐射，典型的中心频率为1012Hz，即一个THz．（2）单个THz辐射脉冲具有非常大的辐射带宽。其频率带宽与中心频率之比的典型值为△v/v0≈1，甚至大于1；（3）THz辐射的时间波形可用光学手段进行相干测量。如作为探测光源就可以一次得到样…     

KTP和KTA晶体在3～6THz波段的折射率测量

利用太赫兹(THz)光参量发生器,测量了KTP晶 体和KTA晶体在3~6THz波段的折射率。利用一束 脉冲宽为5ns的Nd:YAG 1064nm激光作为泵浦源,分别泵浦KTP晶体 和KTA晶体,获得了一束宽谱 的Stokes光;测量了泵浦光和产生的Stokes光的非共线相位匹配角度以及对应Stokes光的波 长,通过计算 得出了KTP晶体在3.07~6.12THz波段对应的折射率为2. 81~5.05;KTA晶体在3.71~6.19THz波段对应的折射率为3.26~4.68。     

THz波微结构器件特性的研究

在电磁波谱中所处的特殊位置使得THz波在在物理、化学、生物医学、电子科学、材料科学、环境监测等领域有着广泛的应用前景。综述了THz波微结构器件特性方面的研究工作。亚波长金属周期微结构器件的THz波谱选择增强透射现象,亚波长环形槽金属线上的THz等效表面等离子体激元,以及THz光子晶体光纤。     

窄禁带半导体n-InAs THz辐射机理的Monte Carlo研究

本文采用系综Monte Carlo方法模拟了窄禁带n-InAs和宽禁带n-GaAs的THz时域波形,从理论上证实了n-InAs的THz辐射机制是光丹培场的作用.通过定量给出表面电场和光丹培场在半导体中的空间分布,我们发现导致n-InAs的THz辐射效率比n-GaAs高的一个重要原因是:在被大多数光生载流子占居的非耗尽层区域,n-InAs的电场比n-GaAs的大得多.而以前的研究工作都没有认识到这一点.     

半导体THz辐射的Monte Carlo模拟

本文介绍了作者开发的基于面向对象语言C++和统一建模语言UML的半导体输运及THz辐射的蒙特卡罗模拟软件,并用该软件模拟了在强超短脉冲激光(光生载流子密度10¹⁹cm^-3)及强电场 (100kV/cm) 作用下GaAs的THz时域波形和相应的半导体表面局域场.通过分析THz时域波形,我们发现强外加电场下的载流子速度过冲、载流子屏蔽(或器件反应过冲)是形成THz时域波形双极结构的原因.功率谱的分析表明增加外加电场有益于提高THz的低频成份的辐射,但对高频部分(＞6THz)影响不大.     

THz技术在大气探测领域的应用研究进展

THz波的频段范围（0.1~10 THz）及其特性使THz波具有较高的空间分辨率及大气参数灵敏性,同时THz辐射在地球辐射平衡中的重要作用决定了其在大气探测领域有重大的研究价值和广阔的应用前景。介绍了THz技术在大气探测领域的应用现状,重点分析介绍了THz波遥感探测大气水汽廓线、温度廓线、卷云的微物理参数及大气微量气体成分的原理、特性及存在的问题,最后对THz波大气探测技术的研究提出几点建议和展望,并指出了当前THz波大气探测技术的研究前沿和研究热点。     

太赫兹辐射源与波导耦合研究新进展

对国际上关于半导体太赫兹辐射源和太赫兹传输波导之间的耦合问题的研究进展和最新动态进行了较详细的分析和归纳总结.太赫兹频段是一个非常有科学价值电磁波频段,它在信息科学,天文学、医学、环境科学、国防等领域都有广阔的应用前景和应用价值.太赫兹的应用除了太赫兹辐射源,太赫兹传输器件,太赫兹探测器等关键器件之外,还必须解决太赫兹辐射源和太赫兹传输器件之间的耦合问题.     

太赫兹波在金属镀层空芯圆波导中的传输特性

文章理论分析了太赫兹波在金属镀层空芯圆波导中的传输特性.比较了在内直径为2mm的空芯圆波导中分别镀金、铅、镍不同金属时不同入射频率的太赫兹波的理论衰减常数,计算了镀不同金属而入射波波长一定的情况下波导中主模即最低模TE11模的衰减常数随波导内直径的变化情况.进一步研究表明Au,Ag,Cu均可作为空芯圆波导中优良的金属镀层以用于太赫兹波的低损耗传输.     

太赫兹雷达成像技术

从体制角度论述了近几年来国内外各大主要研究机构对太赫兹雷达成像的研究情况,及其应用和未来的发展方向等.太赫兹雷达技术是一项正在蓬勃发展的技术,由于其波长与机理介于光学与微波之间,因而可以获取光学和微波所不可探测的信息.太赫兹雷达成像技术的发展为高分辨太赫兹空间遥感奠定了基础.     

太赫兹史密斯-珀塞尔辐射源带状电子注阴极的研究

为适应太赫兹史密斯-珀塞尔辐射源的迫切需求,研究从阴极表面直接产生微米尺度带状电子注的技术和检测方法,获得电流密度50 A/cm2,600μm×100μm的矩形层流电子注。     

太赫兹波及其常用源

介绍了太赫兹波的特性及其应用,从宽带、窄带两个方面归类,详细介绍了现阶段常用的几种太赫兹源,并列出了相关重要参数的计算.随着源技术的不断进步,太赫兹电磁波也将象光学和微波波段的电磁波一样,给人类社会的许多方面带来深远的影响.     

太赫兹波在军事领域中的应用研究

详细介绍了太赫兹波的优良性质及利用光导天线和光整流产生太赫兹波的方法.从远程监视、成像、爆炸物鉴别及无损检测等方面,重点介绍了太赫兹技术在军事领域中的应用.     

基于合成超构材料的太赫兹调制器设计

为了研究利用新型器件提高辐射控制的能力,利用合成超构材料演示了一种太赫兹有源调制器的设计。该结构采用三维设计,除通过电压调节基底耗尽层载流子复合之外,还通过悬臂结构调节该结构的等效电磁参数,最终达到有效调节器件响应的目的。研究表明该器件能够实时、有效地对太赫兹辐射进行控制和操作。其对透射率的调制可达75%,频移0.1 THz,优于目前基于二维平面方法设计的太赫兹调制器件。     

利用真空电子器件产生THz技术的发展

THz波技术在生物医学、材料科学、天文学和军事通信等方面都具有广泛的应用前景.介绍了几种能够产生THz波的真空电子器件的工作机理及其在发展过程中遇到的瓶颈问题,并得出了利用真空电子器件产生THz波的各种优势.介绍了国内外各种太赫兹真空电子器件研究的技术水平及应用现状,并对用真空电子器件产生THz波的技术进行了展望.