一种提高太赫兹波成像分辨力的方法

成像分辨力低是影响太赫兹波成像系统在质检、安全和医疗领域应用的重要因素之一。用返波管（BWO）作为太赫兹波辐射源搭建了一个连续太赫兹波点扫描透射成像系统。采用扫描步长小于系统聚焦光斑尺寸的方式获得样品物体的太赫兹透射图像,并利用增量维纳滤波法对该图像进行复原获得了超过系统衍射极限分辨力的太赫兹图像。实验结果表明该方法可以有效提高太赫兹波成像的空间分辨力。     

太赫兹近场光学亚表面检测技术研究

研究了太赫兹散射式扫描近场光学显微镜（Terahertz scattering-type scanning near-field optical microscopy,THz s-SNOM）对亚表面金属微纳结构的显微成像检测。首次采用自主搭建的THz s-SNOM系统对表面覆盖了六方氮化硼薄膜的金微米线进行太赫兹近场显微测量,获得了具有纳米量级空间分辨率和较高对比度的近场显微图。结合全波数值模拟,分析了THz s-SNOM探测亚表面金属微纳结构的空间分辨率、近场散射信号强度和成像对比度。研究表明,THz s-SNOM具有优良的亚表面显微成像检测能力,可应用于微纳电子器件的亚表面结构表征和缺陷检测。     

基于Matlab-GUI太赫兹时域信号分析系统

针对当前太赫兹时域信号分析还未形成统一的标准,本文提出一种时域信号参数提取流程,并运用该流程分析了单层硅样品的透射信号,结果显示运用该流程能准确从信号中提取样品参数。并且基于Matlab-GUI,开发出能有效分析单层和双层样品的透射型THz时域信号和单层样品的反射型THz时域信号的THz信号分析系统,该系统具有可独立运行、功能多样、操作简单、一定的防错能力等特点,具有很强的实用价值。     

爆炸性物质的太赫兹(THz)光谱分析

介绍了利用自由空间电光取样方法对爆炸性物质进行太赫兹（THz）频段的时间分辨光谱测量.得到了四种爆炸性材料的透射光谱,得出了它们在THz频段的光学特性.DNT（2,4-二硝基甲苯）在此频段有特征吸收峰,经过钝化的RDX（黑索今）在0.6-0.9THz之间吸收明显增强;而HMX（奥克托金）和TNT（2,4,6-三硝基甲苯）磷状结晶片对THz波的吸收较小,在0.4-1.2THz的频率范围内折射率不随频率发生显著改变.研究这四种常见的爆炸物特征谱线及在THz波段的光学参数,对于建立爆炸物材料THz波段指纹谱数据库和检测环境中危险物质,排除安全隐患具有重要意义.     

太赫兹技术在安全领域中的应用

太赫兹波（THz）是频率介于毫米波与红外光之间的辐射,近年来,自由电子激光器与超快技术的发展,为THz提供了稳定的发射源,人们对THz波的研究越来越深入,对其在各领域尤其在公共安全方面的应用广泛关注.本文概要介绍了THz波的主要性质和产生原理,并从安全检测,毒品与爆炸物鉴别三方面介绍了THz波在安全方面的应用前景.     

220GHz脉冲成像系统设计与应用研究

太赫兹（THz）成像是太赫兹技术的一个重要应用,在安全检查、环境监测、生物和医学的无损检测等方面都发挥着重要的作用。本文主要对太赫兹成像技术进行研究,使用微波源,通过混频和倍频方式得到太赫兹频率源,采用频率步进脉冲体制,设计和实现了一套220GHz太赫兹主动成像系统,并对太赫兹技术的应用技术进行了研究。     

生物组织的太赫兹数字全息成像

太赫兹辐射具有低光子能量和较高的透射性,并对水分子等极性物质反应敏感,因此太赫兹数字全息成像法可以快速准确地获取生物组织信息。本文利用太赫兹数字全息成像系统对猪肉和羊肉组织切片进行测量,采用菲涅耳反衍射方法对实验结果进行优化,选取0.9THz分量的振幅图像进行分析。通过计算组织的吸光度获取0.9THz吸光度图像。实验结果显示,肌肉组织的吸光度均在8cm~(-1)以上,脂肪组织的吸光度不超过4cm~(-1)。采用主成分分析方法获得吸光度得分图并进行重建,从重建结果中可以清晰区分生物组织的不同区域。由此表明,太赫兹数字全息成像技术能够直接获取生物组织的二维信息,探测时间短、效率高,在生物检测领域具有广阔的应用前景。     

太赫兹光致力近场显微成像技术及应用研究

设计并搭建了太赫兹光致力显微成像系统(THz PiFM),首次在太赫兹波段实现了近场光力纳米显微成像测量。该系统基于原子力显微镜,利用探针对所受力的灵敏检测能力,通过探测探针与样品之间近场偶极相互作用产生的光场梯度力,实现无探测器的太赫兹近场显微成像。利用该系统,对可见光激发下的单层MoS₂晶粒进行了近场纳米显微成像表征,并分析了晶粒边缘近场光力信号增强的机制。研究结果表明,THz PiFM对二维材料中的载流子具有高灵敏的探测能力。与传统的太赫兹近场显微成像技术相比,THz PiFM无需太赫兹探测器,而且可获得更加优越的空间分辨率和成像信噪比,是一种低成本、高性能的新型太赫兹近场显微成像技术。     

三种橡胶材料的太赫兹光谱研究

本文利用太赫兹时域光谱技术研究了氯丁橡胶、丁腈橡胶和三元乙丙橡胶在0.2～1.8 THz频段的光学性能和光谱特性,得到了三种橡胶的时域谱、折射率谱和吸收谱,进而计算橡胶在0.2～1.8 THz频段的吸收系数和折射率,结果表明可以通过吸收系数与折射率来区分不同种类的橡胶。这种方法为认识橡胶对太赫兹波的响应机制提供了科学依据,有望为橡胶材料鉴别提供一种有效的分析手段。     

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。     

铝质亚波长圆孔阵列与牛眼结构的太赫兹波传输特性

使用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对基于超常光学透射现象的铝质亚波长圆孔阵列和牛眼结构进行了实验研究。实验中,使用包含0.1².7THz的入射脉冲,观察到了明显的滤波效应,且滤波峰的中心频率恰好为两种结构所设计的0.53THz。太赫兹波的高频部分,尤其是高于1THz的部分发生了急剧地衰减。随着大样品中圆孔数量的增加,由于更加明显的周期性,滤波峰的中心漂移到0.26THz。使用表面等离子体激元(SPPs)的相关理论以及运用有限元算法(FEM)对实验中观察到的超常光学透射现象和滤波效应进行模拟和分析,模拟的结果与实验数据吻合得非常好。     

固化剂及其固化物的太赫兹光谱分析

太赫兹时域光谱技术可以分辨化合物结构上的微小差异并应用于物质检测与分析,为物质的鉴别及更宽有效光谱区的测试提供了新的实验方法。本文采用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,在室温氮气环境下对固化剂及其固化产物进行了光谱测试,获得了样品在0.2-2.5THz波段的时域光谱,并通过计算得到固化剂及其固化物的吸收谱及折射率谱。实验结果表明,固化剂和固化物在THz范围内敏感,可以根据各自在THz波段的特征光谱得以区分。     

双层硅基级联太赫兹消色差超构透镜

基于对单层超构表面的结构优化而设计的消色差透镜在光学成像上已扮演着重要作用.然而,单层超构透镜的结构设计不能提供足够大的色差补偿相位,从而限制了消色差透镜的尺寸和数值孔径.提出一种双层硅基级联消色差超构透镜的实现方案,相比单层超构透镜能够提供更大的色差补偿相位.优化超构透镜的结构得到从0.5 THz到1.1 THz频率...     

半导体载流子分布的太赫兹近场显微表征

基于自建的太赫兹散射型扫描近场显微镜系统（THz s-SNOM）,研究了其在显微表征半导体载流子浓度分布中的应用。对基于半导体硅的静态随机存取存储器（SRAM）的纳米结构进行了近场显微成像测量,并采用可见光调控本征硅样品表面的载流子浓度,实现了不同浓度（10¹⁴～10¹⁷ cm⁻³）光生载流子的近场检测。结果表明,此THz s-SNOM能够对半导体微纳结构的载流子分布进行高空间分辨率的显微表征,测量结果与基于偶极子模型的计算结果具有较好的吻合度。     

岩石的太赫兹光谱特性研究

本文以太赫兹时域光谱分析技术为手段,研究了侵入岩、喷出岩、沉积岩样品的太赫兹波段光谱特性,在0.3～1.4THz光谱区域间得到了样品的光学参数,并结合偏光显微镜图片分析了样品的吸收系数和折射率值.结果表明,针对样品的结构、成分、类型的不同,透射光谱均出现了不同的吸收和折射特性.通过太赫兹光谱包含的特征信息可以对不同岩石初步进行定性分析,从而为利用太赫兹技术进一步分析岩石的成因、演化特性及其与矿化的关系提供依据和方法.     

基于超表面的太赫兹复用成像

提出了一种基于单层超表面的太赫兹复用器件。该器件基于PB(back propagation)相位理论、广义斯涅耳定律以及马吕斯定律,实现了空间分复用成像。计算结果表明,所设计的器件能将一束线偏振入射光离轴出射,并产生多通道的复用图像。该器件的研究对拓展THz波段的高分辨成像、多通道信息传输等功能具有重要意义。     

Fe、Cu、Al三种金属狭缝的THz光谱测量

本文利用太赫兹时域光谱技术研究了宽度在0．08mm-1mm的Fe、Cu、Al三种不同金属狭缝在0．2-1．5THz频段的光学性能,得到了三种样品的时域谱、频域谱、透过率谱,并对三种谱图进行了比较。结果表明金属狭缝对太赫兹波的响应只与狭缝宽度有关,与狭缝深度和材料本身关系不大。这种方法可以不必考虑产生狭缝裂纹的金属材料本身种类,为以后运用太赫兹技术实现对不同金属、异类金属焊缝、合金管道无损检测奠定基础。     

太赫兹天线结构设计

太赫兹天线工作频率高(100 GHz~10 THz),加工、装配精度要求严苛,合理有效的天线结构设计是太赫兹天线工程化亟待解决的技术难题之一。文中研制了一套工作在0.33 THz的太赫兹天线,详细阐述了天线结构、各组成结构材料和互联以及天线装配,并根据使用环境,对天线结构进行了仿真和电性能测试。结果表明,整套天线满足刚强度等各项指标要求,也验证了该天线结构设计的合理性和有效性。     

掺硫硒化镓晶体在太赫兹波段的光学特性

利用太赫兹时域光谱技术测量了掺硫硒化镓(GaSe1-xSx)晶体在太赫兹波段的光学参数,包括折射系数、吸收系数等.使用自由空间电光取样法获得了太赫兹电磁波的脉冲波形.对不同硫掺杂量的硒化镓晶体进行了研究,在硫的掺杂量为0,0.01,0.14,0.26,0.37时,在0.2-2.0THz测得了GaSe1.S.的折射系数、...     

基于半导体的可调谐太赫兹滤波器研究

太赫兹滤波器在通信、传感、成像等领域有着广泛的应用。提出了一个基于半导体材料砷化镓的周期性微结构可调谐太赫兹滤波器,并对半导体材料的电介质特性以及微结构的太赫兹滤波特性进行模拟研究。提出了基于光栅结构的太赫兹滤波器,用CST软件时域有限差分法(FDTD)进行模拟仿真,0.1~5.0THz频段的太赫兹波垂直入射光栅表面,在225~325K范围内可获得工作频率为0.35~1.51 THz,1.16 THz的滤波带宽,同时保持透过率在85%以上,这对太赫兹滤波器的滤波带宽和透过率的提升具有重大意义。