太赫兹科学技术的综述

太赫兹技术是一项极其重要的技术,其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.本文综述了太赫兹技术的研究和发展,介绍了太赫兹波的独特性质,太赫兹产生和检测的方法,概述了太赫兹技术在生物医学、反恐安检、无损探测、天文大气以及无线通信等领域的应用和进展.     

太赫兹波科学与技术

太赫兹波是一个非常有科学价值但尚未被完全认识和利用的电磁辐射区域，它在成像、医学诊断、安全检查、信息通信、空间天文学乃至军事等领域都有着广阔的应用前景。从总体上介绍了太赫兹波的独特性质、应用领域，阐述了太赫兹波的产生、太赫兹波探测的机理和方法，并简单讨论了太赫兹技术的发展前景：被誉为21世纪影响人类未来的十大技术之一的太赫兹波科学技术，将会在未来的数十年间逐渐成熟并得到广泛的应用。     

太赫兹成像技术的应用研究

太赫兹辐射(THz)是指频率范围在0.1～10 THz的电磁波,波段位于毫米波与红外波段之间,其应用主要集中在太赫兹时域光谱技术和太赫兹成像技术两方面,其中太赫兹成像技术在实际应用中更加广泛.介绍了太赫兹辐射及其性质,简述了太赫兹成像技术及其发展过程.分析了太赫兹成像技术在安全检查、癌症检测和无损检测等领域的发展过程,结果表明使用太赫兹成像技术可以对违禁药物和危险隐藏物等进行安全检查,对人体癌变组织进行成像检测,以及对航空航天材料中的缺陷进行无损检测.随着太赫兹成像技术的不断发展,其在安检、医疗和无损检测等领域有着重要的应用前景和研究价值.     

太赫兹技术应用进展

近年来太赫兹技术的高速发展为太赫兹技术应用提供了基础。太赫兹以其高频率高穿透性以及低光子能量等优势,在多个领域受到了重点关注,并在多个具体的应用方向上实现了初步的探索。着重讨论用于高速率高带宽通信的太赫兹无线通信技术、用于生物化学物质检测研究以及用于医学领域的太赫兹光谱成像技术、用于无损探测系统的光谱成像以及谱分析技术、用于安全检查领域的太赫兹人体成像技术等太赫兹技术应用领域的进展,并对应用中存在的挑战进行了简要总结。     

太赫兹时域光谱技术在涂层检测中的研究进展

涂层结构具有美观、隔热和耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、汽车船舶制造和制药等领域。但在涂层制备和服役过程中会不可避免地出现气泡和裂纹等缺陷,且涂层厚度和均匀性会直接影响涂层寿命,因此对涂层结构的检测显得十分重要。与常规无损检测技术相比,太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术非接触性好、抗干扰性强,适用于涂层结构快速无损检测。首先,简要地介绍了太赫兹波、太赫兹时域光谱技术和典型的太赫兹时域光谱系统;然后,详细地阐述了太赫兹时域光谱技术在光学参量、厚度和微结构检测方面的国内外研究进展,特别是太赫兹波在汽车船舶、航空航天和生物制药方向的厚度检测与成像;最后,分析了涂层结构无损检测的现状,对现有的太赫兹波检测涂层存在的问题进行了总结,并对其未来的发展进行了讨论和展望。     

基于真空电子学方法的太赫兹源

太赫兹技术因其在医疗诊断,安全检查等领域具有很大的应用价值,使其成为当前各国争先研究的领域。太赫兹源则是太赫兹技术研究中极为关键的器件之一,而基于真空电子学方法的太赫兹源又是当前太赫兹源研究领域的重要分支之一。综述行波管、返波管以及回旋管这几类真空电子太赫兹源的结构、原理,结合器件的频率、功率等问题进行了重点讲解,同时对纳米速调管这一极具发展潜力的技术进行了展望。     

基于太赫兹超材料吸波结构的研究进展

以太赫兹技术和基本的电磁理论为基础,主要从带宽、吸收率、灵敏度、频带、材料、重要使用领域等方面介绍了太赫兹超材料吸波结构近些年的一些主要研究成果。     

光生太赫兹波振荡器的原理及实现

太赫兹波由于具有分辨率高、穿透力能力强等优点,正逐步成为军事和民用领域的研究热点.首先介绍了光电振荡器的基本原理,给出了光电振荡器输出信号的数学表达式.在此基础上,提出了光生太赫兹波振荡器的设计方案,该方案基于主动锁模光纤激光器、三光纤环和锁相稳频技术设计.分析了光生太赫兹波的设计难点,以及影响相位噪声和输出信号频率稳定性的因素,并给出了解决问题的具体措施.     

MEMS技术在THz无源器件中的应用

太赫兹技术将在未来高精度频谱探测技术、高分辨率成像和高性能通讯等应用前景良好.太赫兹技术处于电子学与光子学领域的交叉领域,太赫兹器件的尺寸在数十微米到毫米量级,传统的机械加工技术很难达到加工精度要求,甚至无法加工.MEMS技术在太赫兹器件的加工方面具有巨大的优势.总结了目前采用DRIE,LIGA等工艺加工太赫兹器件的研...     

基于VO2相变特性的THz波动态调控研究进展

太赫兹(Terahertz,THz)波位于光子学向电子学的过渡区域,在高速宽带通信、雷达、成像等领域具有重要应用前景。但目前用于THz波动态调控的器件仍比较缺乏,这在一定程度上限制了THz技术的发展。VO_2具有独特的金属—绝缘体相变特性,相变过程可以应用于动态调控THz波传输。探索超材料与VO_2结合以制备高效、动态、灵活的太赫兹功能器件也是近来的研究热点。简述了VO_2的相变特性,并分析了微观结构和化学成分等因素对相变特性的影响;系统回顾了VO_2薄膜相变过程中的THz波调控性能研究进展,总结了VO_2与超材料不同结合方式在THz波动态调控方面的应用;并对基于VO_2相变特性的THz波调控功能器件发展前景与挑战进行了展望。     

基于小波变换的太赫兹图像识别

太赫兹（THz）波对很多物质都有成像功能,可以侦测物质的化学性质,进行物质的识别。其成像技术在反恐、医学成像、无损探伤等方面显示出了巨大的应用前景。采用小波变换和图像的灰度直方图匹配技术对葵花籽的太赫兹信号数据进行分析实验,提出了一种识别被测物质的方法,在此方面进行了探索尝试,结果表明此方法可以对葵花籽仁、葵花籽皮和其他区域的太赫兹信号数据进行准确地分类,实现利用计算机自动识别物质的功能,这将有利于进一步进行太赫兹技术在物质鉴别方面的应用研究。     

太赫兹通信智能抗干扰技术研究

太赫兹通信是一种新型无线通信技术,具有通信速率高、抗干扰、抗截获等优势,在国防和军事领域具有广阔的发展潜力。随着现代战争逐渐向智能化方向发展,战场电磁环境愈发复杂,智能化干扰技术种类繁多且层出不穷,给太赫兹通信的实际应用带来了严峻挑战,迫切需要相应的智能化抗干扰技术来加以应对。本文针对太赫兹通信中的信息发送端和接收端,讨论了自适应波形设计、智能信号检测技术的抗干扰原理与实现过程,最后对太赫兹通信智能抗干扰技术进行了总结与展望。     

铌酸锂晶片间的太赫兹无线传能

太赫兹无线传能在空间应用具备潜力。介绍了现阶段主要的太赫兹产生和接收方法，针对太赫兹波可以在亚波长铌酸锂晶片间的无线传输的现象，分析了利用片上微结构增强晶片表面倏逝场的可能，从而能够增加片间太赫兹无线传能的距离，为太赫兹无线能量传能的应用提供了一种可行性方案。     

太赫兹通信芯片关键技术与系统发展浅析

[目的]现代无线通信低频频谱资源越来越紧张,但太赫兹频段具有丰富的频谱资源,太赫兹通信兼具大带宽、高保密性等优势,故成为下一代无线通信技术的重要候选技术,而其关键在于太赫兹芯片.[方法]本文主要介绍太赫兹芯片技术及基于芯片的通信技术,对其从基于肖特基二极管芯片的混频、倍频分立式器件到太赫兹芯片的现有成果和未来发展趋势到...     

基于太赫兹的危险品智能识别系统

基于太赫兹线性扫描成像和深度学习技术,实现包裹危险品实时智能识别。采用太赫兹线性扫描成像技术,穿透包裹、衣物、信封等物品,探测隐匿的塑胶凶器、塑胶炸弹、流体炸药和易燃易爆液体等危险品,形成太赫兹图像。对太赫兹图像采用基于深度学习的目标检测方法,实现危险品检测识别。实验结果表明,该系统对危险品成像,能显现X射线扫描仪不易探测的危险品,能自动识别,精度高、实时性好。该系统是一种成像质量好、识别精度高、实时性好的包裹危险品智能识别系统。     

二维复式晶格光控四波长太赫兹波调制器

给出的基于复式晶格光子晶体的太赫兹波调制器是一种用数字基带信号对太赫兹载波进行强度调制的外调制器。该调制器利用复式晶格一个点缺陷可同时调制两个缺陷模的特点来同时控制四束不同太赫兹波的传输,从而实现对太赫兹载波的通、断调制。这种基于复式晶格光子晶体的调制器具有光子禁带大、体积小,了等许多优点。     

太赫兹逐点扫描计算机成像算法

利用本校率先在国内建立起的一套具有较高应用价值的透射式逐点扫描太赫兹（THz）辐射成像装置可以获得成像物体上每一点的光谱数据。每一点的光谱数据对应一个文本文件,这些数据虽具备物理含义,但本身不具备图像数据的特征。根据太赫兹振幅成像的实际物理意义,提出了一种根据成像物体上每一点的光谱数据,在计算机上构造太赫兹振幅图像的算法。实验证明,该算法取得理想的效果,对THz成像技术和THz光谱分析的研究具有一定的意义。     

基于光照估计滤波的太赫兹图像融合研究

碳纤维增强复合材料广泛应用于航空航天等军民领域，在制备和使用过程中往往存在诸多缺陷，太赫兹时域光谱成像技术为碳纤维增强复合材料无损检测提供了新方法。在使用太赫兹无损检测技术时，可以通过在时域或频域中选择不同的参数来获取图像，同样的缺陷需要时域和频域不同的参数才可以有效检测出来。采用基于光照估计滤波的算法将不同参数的太赫兹图像进行融合。首先，通过光照估计滤波分辨初始图像序列中像素的曝光情况。然后隶属函数调用这些初始估计值。最终输出的融合图像是通过隶属函数分配的权重在所有像素之间加权平均得到。实验结果表明，所提出的方法对图像边界信息和细节信息都处理得比较好，适用于太赫兹多波段图像融合，具有更好的视觉效果。     

基于流形学习和支持向量机的太赫兹谱分类

太赫兹时域光谱技术是一门新兴光谱检测技术,广泛应用于安检及反恐、生物医学和食品质量检测等方面。太赫兹谱的分类识别技术是太赫兹光谱检测技术的一个重要环节。由于受到噪声的影响,太赫兹谱可能在高维空间中成复杂的非线性分布,传统的分类方法难以取得理想的分类效果。流形学习和支持向量机都是当前机器学习领域的研究热点,都采取了核方法来解决非线性问题,正因为两者之间有很多共通之处,将这两种方法充分结合提出了一种称之为ISOMAP-SVM的新算法。这种新算法拥有比传统的支持向量机算法更快的训练速度和更好的分类效果。实验结果表明利用新算法可以实现对不同种类药品的识别,为太赫兹光谱技术用于药品的检测和识别提供了一种新的有效方法。     

光纤耦合太赫兹时域光谱采样技术

主要对基于光电导天线的典型光纤耦合太赫兹时域光谱采样技术及典型光纤耦合太赫兹时域光谱系统进行了介绍.光电导天线是太赫兹时域脉冲信号产生和探测的关键部件,目前基于光电导天线的光纤耦合太赫兹时域光谱采样技术主要有3种,分别为等效时间采样法、异步采样法和腔长调谐光学采样法.对3种不同采样方法的技术原理进行了分析,并对基于不同采样原理的光纤耦合太赫兹时域光谱系统结构进行了介绍,给出了基于不同采样原理的光纤耦合太赫兹时域光谱系统典型产品说明和关键技术指标,说明了基于不同采样方法的系统特点.可为不同的应用需求提供技术参考,为自主搭建基于不同采样技术的光线耦合太赫兹时域光谱系统提供技术支持.