太赫兹科学与技术

太赫兹电磁波段的开发和利用具有重大的科学意义和潜在的应用价值，太赫兹科学技术已经成为本世纪最为重要的科技问题之一，除了本身具有很多重大的科学问题之外，它还是一种非常有效的研究手段。介绍了太赫兹科学技术的发展历史及国内外相关的发展情况，列举了太赫兹波的独特性质，概述了太赫兹科学技术在基础研究领域和应用研究领域的新进展。  

反射式太赫兹返波振荡器成像系统及其应用

实现了基于返波管源的太赫兹波反射式成像系统.这是一种新型的无损探伤成像方式.从样品表面或者基底反射回来的太赫兹波被焦热电探测器收集,最后经过计算机处理成像.频率为0.7THz的成像系统被用来对一系列样品进行无损检测,如硬币、徽章、模型飞机以及预埋了人工缺陷的工业样品.结果表明,很多工业材料相对于太赫兹波都是透明的,尤其是一些在航空航天技术中具有广泛应用价值的吸收微波的材料.  

High performance microshield line components

Several millimeter-wave passive components have been fabricated using the microshield transmission line geometry, and their performance is presented herein. Microshield is a quasi-planar, half-shielded design which uses a thin dielectric membrane (1.5 μm) to support the conducting lines. This approach provides a nearly homogeneous, air-filled environment and thus allows extremely broad-band TEM operation. This paper examines the conductor loss and effective dielectric constant of microshield lines and presents results on transitions to conventional coplanar waveguide, right-angle bends, different stub configurations, and lowpass and bandpass filters. Experimental data is provided along with numerical results derived from an integral equation method. The microshield line is shown to be very suitable for high performance millimeter and submillimeter-wave applications  

飞秒激光泵浦剥离层石墨烯实现太赫兹波放大的研究

基于光激发石墨烯的瞬态电子-空穴的弛豫/复合过程中,在Dirac点附近形成粒子数反转并产生THz波段负动态电导率的机理,研究剥离层石墨烯在室温条件下实现THz波段电磁波的受激放大。理论推导了剥离层石墨烯动态电导率的表达式,并研究了动态电导率随信号波长、石墨烯层数和泵浦光强度的变化关系,对单层和多层石墨烯结构作了分析比较。分析了与动态电导率有关的增益并进行了数值计算与模拟。研究表明,在室温条件下,剥离层石墨烯可以实现THz波段电磁波的有效放大。  

基于介质超材料的太赫兹偏振和相位控制

采用基于介质高阻硅超材料,设计了太赫兹(TH z)波段高效率(>64%)宽带的偏振转换器,并介 绍了利用该器件控制相位的方法。采用8个不同尺寸的介质微结构作为控制相 位的基本单元, 通过恰当地排布它们的空间位置,设计了一个高效率、超宽带的THz波异常偏折 器,其有效工 作带宽范围为0.75～1.50THz,在1.25THz处 效率最高可达70%以上,且偏折角度与频率相关, 符合广义斯涅尔定律的描述。实验中,采用了自主搭建的角度分辨的光纤化THz时域 频谱系统对设计的 器件进行了表征,实验结果和仿真模拟及理论预测结果非常吻合。这种基于介质超材料的方 法,克服了传 统金属超材料中欧姆损耗的问题,且设计简单,加工方便。  

大半径同轴谐振腔太赫兹回旋管研究

 为了发展大功率太赫兹辐射源,本文对大半径同轴谐振腔回旋管进行了理论和数值模拟研究,理论计算结果表明在同轴谐振腔中其角向对称的TE_0n模式的截止频率与n近似成正比关系,与内外导体之间的距离近似成反比关系.根据上述特点作者设计了一只大半径同轴腔0.3THz、TE₀₄模回旋管,数值计算和粒子模拟结果表明:大半径同轴谐振腔太赫兹回旋管与空心波导谐振腔回旋管相比具有很多优点:腔体尺寸相对较大,工作电流可以大幅度提高;其对称的TE_0n模式与非对称的TE_mn模式的间隔较大,有利于克服模式竞争.  

几种屏蔽布在太赫兹光谱的实验研究

对灰色、砖红色、深浅迷彩色四种屏蔽布的屏蔽性进行了太赫兹光谱实验研究，得到了这几种屏蔽布的屏蔽效能曲线。实验表明，这几种屏蔽布对太赫兹辐射有很好的屏蔽效能，尤其是灰色屏蔽布的屏蔽效能较好,可用于航空航天及军用仪器设备的屏蔽。若将此类屏蔽布应用在太赫兹波段会有较好的屏蔽效果，会给相应的太赫兹辐射侦查探测带来很大的困难。  

太赫兹脉冲整形技术研究进展

太赫兹(THz)脉冲整形技术在量子理论、生物医学成像、安全检查、亚毫米波通信等领域都具有重要的学术价值和应用前景。概述了基于飞秒脉冲的整形技术和新型太赫兹辐射材料整形技术,分析了太赫兹脉冲整形器件整形技术目前的研究状况,并对各种整形方法的发展进行了展望。  

折叠波导结构的THz振荡辐射源研究

 以折叠波导为基本结构的真空电子器件,具有大功率、宽频带和制造成本低的优点,本文通过深入研究折叠波导振荡器的冷腔结构、色散方程和耦合阻抗,给出了可以产生THz的折叠波导振荡器的基本结构.并利用三维PIC粒子模拟软件进行了三维模拟计算,结果显示,在输入电子注电压为20.6kV,电流为0.12A,磁场为3000高斯时,可得到频率为0.1THz,平均输出功率174W,互作用效率大于7%.  

不同水的太赫兹时域光谱

太赫兹(THz)波检测是一种新型有效的相干检测方法,它可以同时获得被检测物质的振幅和相位信息。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对几种常见水进行了测谱分析;采取迭代的方法,消除了吸收近似带来的误差,完善了透射式太赫兹时域光谱技术中传统的数据处理方法;通过比较不同的滤波器,确定了Symlets9小波滤波为最优的滤波方式;拟合得到了折射率和吸收系数随频率指数变化的规律,其相关系数的平方达到0.9以上。结果表明,不同水的折射率和吸收系数变化曲线的参数值的差异和拟合相关性的不同,可以作为区分水质好坏的依据。