基于法布里-珀罗干涉仪的太赫兹波长测试仪

太赫兹波波长的测量在其科研和实际应用中显得日益迫切和重要.介绍了用金属网栅Fabry-Perot(F-P)干涉仪测量太赫兹波波长的原理,阐述了金属网栅的参数设计和波长测量过程,并依此原理推出了计算太赫兹波线宽的公式.     

高通光率金属网栅屏蔽效率分析的等效折射率模型

基于Ulrich半实验方法、LZ等效电抗模型和Kohin等效膜方法,建立了一种新型的高通光率金属网栅屏蔽效率分析的等效折射率模型。该模型精确地建立了金属网栅的等效折射率与其结构参数和边界材料折射率的关系,便于分析电磁波任意入射方向时的金属网栅屏蔽效率,并可克服Chen倾斜模型在分析高通光率金属网栅屏蔽效率时的失效问题。为验证建立模型的有效性,用紫外光刻法制备了周期320 μm、线宽4.5 μm和周期160 μm、线宽5.5 μm的两种网栅,并用微波网络分析仪测试了12~18 GHz波段的屏蔽效率。实验与分析表明:建立的新模型的原理计算误差＜2 dB,优于Chen模型和LZ模型的8 dB的原理计算误差和Ulrich模型的4 dB的原理计算误差,说明新模型能更精确地分析高通光率金属网栅的屏蔽效率。     

高透光率金属网栅微波/红外二色波组合器

为了实现微波/红外半实物仿真技术中的信号耦合,提出了一种基于高透光率金属网栅的宽频段二色波组合器结构,并建立了金属网栅二色波组合器的微波反射特性和红外透射特性分析模型。为了验证基于高透光率金属网栅的二色波组合器的可行性和分析模型的有效性,利用激光直写工艺在锗基底上制作了金属网栅二色波组合器样片;为了减小倾斜入射时不同极化情况下微波反射率的差异,金属网栅垂直极化和平行极化方向的周期分别设为500μm和400μm。在微波暗室中测量了金属网栅二色波组合器样片在12～18GHz频段的微波反射率,并利用傅里叶红外光谱仪测量了样片在10～12μm波段的红外透射率。计算和测量结果显示,高透光率金属网栅二色波组合器的微波反射率优于-1.5dB,红外透射率约为83%,表明高透光率金属网栅可用作一种新型的宽频段微波/红外二色波组合器。     

金属网栅结构参数设计与制作

研究了金属网栅结构参数对其光电特性的影响,并通过工艺实验结果测试,验证了分析计算成果。实验采用清洗、涂胶、光刻、显影、镀膜、去胶、电镀工艺流程,并用激光直写曝光代替掩模投影曝光。在MgF₂基底上制作出线宽7 μm,周期400 μm的金属网栅,在3~5 μm波段上透过率大于75％(基底透过率为83％)、电磁屏蔽效率大于8 dB。结果表明:采用等效电路模型分析雷达波垂直入射时金属网栅屏蔽效率;用等效膜理论分析斜入射对屏蔽效率的影响是有效和简便的,通过遮拦比分析中心零级能量变化来说明金属网栅对红外透过的影响;金属网栅的光电特性的矛盾可以通过减小网栅线宽与周期的比值来解决,网栅周期与屏蔽波段密切相关,因此减小线宽对于满足其光电性能要求更为重要。     

散射式太赫兹扫描近场光学显微技术研究

基于散射式近场探测原理,设计并搭建了散射式太赫兹扫描近场光学显微系统(THz s-SNOM),实现了纳米量级空间分辨率的太赫兹近场显微成像测量。该系统以输出频率范围为0.1~0.3THz的太赫兹倍频模块为发射源,通过纳米探针的针尖产生纳米光源与样品相互作用,并将样品表面的倏逝波转化为可在远场测量的辐射波。通过探针逐点扫描样品表面,同时获得了样品表面的形貌图和太赫兹近场显微图。该系统的显微分辨率取决于探针针尖的曲率半径,而与太赫兹波的波长无关。使用该系统测量了金薄膜/硅衬底样品和石墨烯样品的近场显微图,结果表明,近场显微的空间分辨率优于60nm,波长与空间分辨率之比高达λ/26000。     

基于光子混频原理的连续太赫兹波系统及信号采集分析

由于连续太赫兹波辐射具有非常窄的频宽,在需要精细光谱分辨力的测量中具有重要应用。文中基于光子混频原理,采用两个独立的半导体激光器作为蝶形光电导天线的辐照光源,搭建了一个室温工作且可调谐的连续太赫兹波系统。重点讨论了太赫兹信号采集软件的设计;并对诊断模式、抽样模式以及连续模式下获得的信号进行了简要分析。     

基于电场驱动喷射沉积微尺度3D打印制造金属网栅透明电磁屏蔽玻璃的研究

为了解决大尺寸金属网栅透明电磁屏蔽玻璃高效和低成本制造的难题,提出一种基于电场驱动喷射沉积微尺度3D打印制造金属网栅透明电磁屏蔽玻璃的新方法。通过试验揭示了打印速度对金属网栅(线宽和形貌)的影响及其规律,打印金属网栅的线宽和周期对于透过率和电磁屏蔽效能的影响和规律。利用提出的方法,并结合优化的工艺参数,完成了三个典型工程案例的制造,使用高银含量(质量分数为80%)的纳米银浆(黏度高达20 000 mPa·s),制作金属网栅的面积为100 mm×100mm,线宽是20μm,烧结后金属网栅与玻璃基底的附着力为4 B。其中,金属网栅周期为500μm时,可见光透过率为88%,对常用中高频电磁波屏蔽效能大于26 dB;金属网栅周期为300μm时,可见光透过率为83%,对常用中高频电磁波屏蔽效能大于30 dB;金属网栅周期为150μm时,可见光透过率为67%,对常用中高频电磁波屏蔽效能大于37 dB。结果表明,结合电场驱动喷射沉积微尺度3D打印和高银含量高黏度纳米银浆,为大尺寸高性能透明电磁屏蔽玻璃的批量化制造提供了一种具有工业化应用前景的全新解决方案。     

太赫兹波的古依相移研究

为了测量太赫兹波聚焦点附近不同位置的太赫兹时域信号图对飞秒脉冲强激光在空气中进行聚焦,在形成空气等离子体细丝通道的同时辐射出锥型太赫兹波,并用离轴抛物面金镜收集和聚焦太赫兹波。利用电光采样系统来探测太赫兹波,得到其频谱宽度约为4THz。通过对比分析得出,会聚的太赫兹波同样具有古依相移效应。     

基于空间能量分布调制增强和控制太赫兹信号

为了有效地对太赫兹波进行增强和连续控制，提出一种通过外部空间干扰调制太赫兹波的空间分布对太赫兹波进行增强和连续控制的方法。通过理论计算对比了未放置和放置空心金属波导的太赫兹波的空间分布，并研究了通过外部空间干扰改变太赫兹波传播路径对太赫兹波空间分布的影响。研究表明，采用改变空心金属波导和激光拉丝相对位置的方法，可以得到连续调控的太赫兹波的空间分布，并且太赫兹波空间分布的最强点能量强度增强了近5.9倍，可为宽带太赫兹波的连续调控提供参考。     

基于渡越-切伦科夫辐射原理太赫兹横向场频率特性的实验研究

基于渡越-切伦科夫辐射原理,单色飞秒激光脉冲聚焦到空气中形成等离子体进而辐射出径向偏振太赫兹波,径向偏振太赫兹波经过紧聚焦后在焦点处产生太赫兹波横向偏振分量。为了有效调控太赫兹横向分量的频率分布和振幅特性,首先,通过理论分析太赫兹横向场分量在外加电压下的分布规律,给出不同角度的外加电压对太赫兹横向场频率强度的影响。然后,采用对等离子体施加外部电场的方法,得到一个最佳的纵向电场角度产生高强度太赫兹横向偏振分量。对发展太赫兹波特性的基础研究以及太赫兹技术的应用具有重要的参考意义。     

Fabrication and measurement of the performance of a printed EMI shielding mesh filter on PET film

In this paper, Electromagnetic interference (EMI) shielding mesh filter films are fabricated using the screen printing method. An EMI shielding mesh filter requires fine line patterns under 30 μm, therefore, the screen masks with fine-line screen mesh, as well as suitable ink composed of fine metal particles are required. Moreover, because the printed EMI shielding filter has to be fabricated on a PET film, the ink should be sintered at a temperature below 150°C not to deform the film. For the purposes of this study, a screen mesh with a mask of 20 μm line, and ink made nano silver paste with a sintering temperature of 140°oC, which could guarantee fine-line patterning on the PET, were used. The ink had a viscosity of 90,000–12,000 cps and metal content of 85% in weight. The printed EMI shielding mesh had a line width of about 24 μm and a thickness of about 2.5 μm. The measured surface resistance was 0.5∼0.7 ω/□, offering good electrical performance as an EMI mesh. A simple measurement system was used to evaluate the electrical shielding performance of the printed EMI shielding mesh. A comparison of the printed EMI shielding mesh with pure film without mesh and copper sheet revealed that the printed EMI shielding mesh is indeed capable of providing good electrical performance.     

Fresnel reflection in optical components and detectors for the terahertz frequency band

Plane-parallel dielectric and semiconductor windows, beam splitters and radiation absorbers, as well as reflecting metal surfaces, are important components used in experiments with monochromatic terahertz radiation. The wavelengths of this radiation are longer than the wavelengths of visible light; therefore, multibeam interference becomes important in relatively transparent components with a thickness of the order of 1 mm, which is typical for optical systems. This interference causes the characteristics of optical components and detectors to be dependent on the wavelength. It has been found that bolometric power meters with a crystal used as an absorber of terahertz radiation and pyroelectric detectors with a germanium entrance window demonstrate individual periodic variations in sensitivity under variations in the wavelength. Basic characteristics of the windows and beam splitters manufactured from germanium, polypropylene, and Dacron (the materials that are of the greatest interest for terahertz-band spectroscopy) are calculated in the wave band 30–300 μm. The phase shift of s- and p-polarized terahertz waves reflected from metal surfaces are calculated as functions of the wavelength and the angle of incidence. Using the Fresenel formulas for processing experimental data on the reflection coefficient of terahertz radiation incident onto a K8 glass specimen, it is shown that, in the terahertz frequency band, this coefficient is equal to 16% at normal incidence and the absorption coefficient is equal to 860 cm⁻¹. Original Russian Text ? V.V. Gerasimov, B.A. Knyazev, P.D. Rudych, V.S. Cherkassky, 2007, published in Pribory i Tekhnika Eksperimenta, 2007, No. 4, pp. 103–108.     

太赫兹金属弹簧波导的研究

为深入了解金属弹簧波导对太赫兹波的传输效果,对不同螺线间距金属弹簧的太赫兹波传输特性进行了实验研究。实验结果表明,对于线径0.8 mm、外直径12 mm、长14 cm的金属弹簧,在3.5/4.4 mm等较大的螺距下,弹簧波导反而能在较大的带宽下传导太赫兹波,并具有良好的偏振保持能力。3.5/4.4 mm螺距弹簧的太赫兹传输带宽均约为0.9 THz,且在其峰值频率处的传输损耗分别约为0.2 cm-1和0.27 cm-1。此外,金属弹簧能将太赫兹模式束缚在空气芯内传输,而非通过金属螺线导引传输。该研究结果对金属弹簧波导在太赫兹技术中的应用具有一定参考意义。     

双色激光场下太赫兹辐射能量的调控研究

提升太赫兹(THz)脉冲产生能量一直是近些年超快光学的研究热点之一。基于双色激光在空气中拉丝产生THz波的数值模型,在隧穿电离范围内,详细分析了双色激光场产生THz波的最佳参数组合以及其产生变化的物理机理,用于得到最强的THz波辐射能量。双色激光场组合的电场具有不对称性,其引起的快速振荡有利于电子的加速过程,进而产生更大电子数密度以及在沿拉丝距离形成了更强的累积净电流。当电子密度和净电流增加时,使得单点THz辐射更强,拉丝各点辐射的THz波相干叠加,于是在远场得到了更强的THz波能量。这些研究结果为不同激光产生条件下增强THz波辐射能量提供了详尽的参数分析及理论依据,重点研究了不同寻常波长组合及不同相对相位对激光拉丝产生太赫兹波的影响,对后续大幅增强THz辐射效率具有重要意义。     

高宝线研究进展

高宝线是一种涂覆介质的单金属传输线,主要应用于高频电磁波的传输与传感领域。结合超材料技术制作出的平面高宝线能够在微波与太赫兹波频段高效激发伪表面等离子体激元,具有高效传输与高灵敏传感特性。介绍了近些年来国内外高宝线的研究进展,综合概述其主要结构的设计方法,分析其测试与仿真结果,并且简要介绍了高宝线的未来发展趋势以及潜在应用。     

基于返波管的葡萄糖太赫兹光谱研究

搭建了一套以返波振荡器(BWO)为辐射源的太赫兹透射式系统。通过高莱探测器、数字锁相放大器等完成测试信号的探测和存储,在LabVIEW编程环境下,完成配合系统硬件工作的软件平台的编写,利用VISA模块实现对下位机的参数设置以及数据采集工作。利用这套系统进行了单频和扫频实验,分别测试了不同葡萄糖溶液浓度的透过率。结果表明,葡萄糖溶液对太赫兹波有透过特征峰,不同浓度葡萄糖溶液对太赫兹波的吸收不一样。该研究为以后基于BWO的太赫兹生物传感器研究提供了参考。     

太赫兹波纹喇叭制造工艺技术实验研究

传输太赫兹(Terahertz,THz)波的馈源结构的特征尺寸在亚毫米量级,且精度要求高.波纹喇叭馈源结构具有良好的电讯特性,但内腔结构复杂,制造难度大.针对太赫兹波纹喇叭的具体结构和技术要求,对微细加工和微电铸工艺技术进行了调研和分析,给出了一种利用这些技术的太赫兹波纹喇叭的精密成形工艺方案.开展了内腔筋宽为0.1 mm的波纹结构的工艺实验,为太赫兹波纹喇叭的精密成形提供了有益的工艺方法和工程经验.     

The strong localization of surface plasmon polariton on a metal-coated tip of optical fiber

It is shown that during the propagation of surface plasmon polariton (SPP) on a metal-coated tip of an optical fiber its wavelength essentially decreases and wave fields anomalously increase. Dependence of a degree of localization of SPP on sharpness of the structure and width of the metal layer is defined. The received results can be used to increase the resolution of scanning optical microscope.