太赫兹返波振荡器的应用及研究进展

太赫兹返波振荡器是一种功率高、宽带可调谐、可在常温下连续波工作的辐射源。本文介绍了太赫兹返波振荡器在太赫兹技术研究中的应用需求及其发展现状,说明返波振荡器在太赫兹技术研究中的重要作用和前景,并对太赫兹返波振荡器的最新动态、技术难点进行了分析,可供该种管型研究的参考。     

340 GHz太赫兹返波振荡器

介绍太赫兹返波振荡器的发展,重点对340 GHz返波振荡器的设计、模拟和微细加工等研究工作进行了详细介绍。采用平行流电子枪、均匀永磁聚焦系统和折叠波导慢波结构来实现340 GHz返波振荡器,计算和模拟结果表明,当调谐电压14 kV~16.2 kV,工作电流8 mA时,在337 GHz~347 GHz的频率范围内可得到10 mW输出功率。高频结构加工采用UV LIGA技术,已经加工出高频结构样品,并对真空环境应用做了研究,以保证较小的表面粗糙度,减小高频率情况下的射频损耗。     

采用CMOS太赫兹波探测器的成像系统

太赫兹波成像技术在生物医疗和安全检测等领域具有广阔的应用前景。针对新一代信息技术对便携式太赫兹波成像设备的需求,设计了基于CMOS太赫兹波探测器的成像系统。该系统包括一款CMOS太赫兹波探测器、片外模数转换器（ADC）、FPGA数字信号处理器、二位步进机、四个抛物面镜和太赫兹波辐射源等。CMOS太赫兹波探测器集成了片上贴片天线以及作为检波元件的NMOS晶体管,探测器由180 nm标准CMOS工艺制成。太赫兹波探测器的输出被片外模数转换器（ADC）采集并转换为数字信号,该数字信号被FPGA采集并传输到电脑上成像。所有上述元件均被装备在印刷线路板（PCB）上以减小系统体积。该系统实现了透射式太赫兹波扫描成像而无需斩波-锁相技术,并给出在860 GHz的太赫兹波照射下隐藏在信封内部金属的成像结果。     

BWO连续太赫兹波成像检测

返波管（BWO）连续太赫兹波成像方法是一种新的无损检测方法。实验过程中把样品放在X-Z二维电控平移台上进行扫描成像,透过样品的太赫兹波强度信息由热释电探测器接收,再经由电脑成像。该文给出了应用0.71 THz的连续太赫兹波对打孔铝板、公交卡、校园卡的内部结构和对隐藏在信封内硬币等物体和信封内纸片上的铅字迹的成像实验研究事例,并且测知该系统能够分辨出最小直径为1.5 mm的小孔。并且对成像图像进行了数字图像处理,结论表明,优化处理后的图像更加直观明显,提高了连续波成像的应用能力。揭示了BWO连续太赫兹波成像系统在无损检测和安检领域是实际有效的。     

低损耗太赫兹波导及其成像应用

高性能的太赫兹功能器件在太赫兹波的产生、传输及探测上都有着重要意义.报道了一种Kagome型低损耗太赫兹波导及其成像应用.首先根据反谐振波导理论设计了0. 1 THz处低损耗的太赫兹波导,其理论损耗低至0. 012 cm~(-1).然后使用3D打印技术制备波导实物,实验测得其损耗为0. 015 3 cm-1,波导末端光束发散角为6±0. 5°.最后基于该波导搭建了可重构太赫兹成像装置,分别实现了对隐藏刀片、矿石的反射和透射成像,在地下远距离勘探领域具有潜在的应用前景.     

太赫兹二维成像技术研究进展

太赫兹成像技术在人体安检、无损探伤、质量监控、生物医学、半导体特性表征等许多领域展现出广泛的应用前景。本文综述了各类太赫兹二维成像技术,包括太赫兹扫描成像、太赫兹单像素成像、电光调制太赫兹成像、太赫兹相机直接成像等技术,综述各类成像技术的研究背景,分析了具体的成像方法和成像结果,总结了不同太赫兹成像技术的优缺点并对今后太赫兹成像技术的发展趋势做出展望。     

太赫兹技术及其应用研究的进展

过去十年来,太赫兹技术理论研究的蓬勃发展带动了太赫兹波应用领域的迅速扩大。本文概述了太赫兹波的产生、探测技术等基础研究的现状,重点介绍了近年来太赫兹波在物体成像、环境监测、军事和通信、医学和生物及其它几个应用领域的研究进展和最新研究成果。     

脑胶质瘤太赫兹全息成像探索

太赫兹波(terahertz,THz)是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区,也是电子学向光子学的过渡区,称为电磁波谱的"太赫兹空隙(THz gap)",由于其独特的波谱特征,使得它在生物医学研究中成为研究热点。脑胶质瘤疾病是一种高发性的神经肿瘤疾病,对于它的早期诊断和早期治疗是脑胶质瘤患者获得良好预后的关键。本研究即采用大鼠C6脑胶质成瘤模型,利用太赫兹波对其皮下和颅内成瘤组织的冰冻切片进行波谱特征分析,同时利用太赫兹全息成像技术对其进行成像分析,对比研究不同厚度病理组织切片的波谱特征差异、对比正常组织和成瘤组织的波谱特征差异及其太赫兹全息成像结果,从而为实现太赫兹全息成像技术在生物医学检测应用方面奠定研究基础。     

太赫兹成像技术在无损检测中的实验研究

太赫兹成像是一种新兴技术,为了将其应用在无损检测领域,提出了一种基于连续扫描的新型太赫兹成像系统.通过对隐藏的硬币和带小孔的金属板等样品进行检测,得到了清晰的图像.实验结果表明通过本成像系统可以对隐藏的金属样品进行鉴别,其空间分辨率低于0.5 mm.因而本系统可以成功地应用于无损检测.     

太赫兹波传播过程中横模分布的成像

研究了焦点位置附近太赫兹波的横模分布,目的在于了解系统中太赫兹波的横向分布情况,为进行太赫兹光谱和成像实验提供依据。通过太赫兹波逐点扫描成像,对经常被用来放置测试样品位置附近的太赫兹波横模分布情况进行了定性的分析。利用“狭缝法"测量了太赫兹光束的束宽。结果表明,太赫兹波在焦点附近不同位置的横向分布有较大差异,在焦点处对应于最长波长1.5 mm的最小光斑直径约为1.0 mm,这说明太赫兹波的聚焦有一定的限度。实验确定了系统中放置样品的最佳位置,对开展太赫兹光谱和成像研究有参考价值。     

一种新颖的基于MEMS技术的光读出热成像系统性能分析与制作

提出了一种新颖的光读出红外热成像系统设计 .该系统利用光学读出技术将红外图像直接转化为可见光图像 ,其核心部件是一个基于微电子机械技术 (MEMS)制作的法布里 泊罗 (Fabry Perot)微腔红外探测器列阵 (F PMCIRDA) .通过对Au/SiNx双材料体系的理论分析 ,得出了可动微镜的最大热 机械灵敏度、机械 光灵敏度及其温度响应分别为 6 .4 7× 10 -9m/K、1.5 3× 10 8m-1、2 .0 5× 10 -4.对系统噪声分析表明 :在目前的设计中 ,系统的噪声等效温差 (NETD)为 5 .1K ,而其极限值有望达到 5 8mK .采用体硅MEMS工艺 ,制作出了 5 0× 5 0的Fabry Perot微腔列阵 .实验表明 ,在红外辐射作用下 ,可动微镜有明显的位移 ,验证了工作原理     

基于红外热像技术的经络现象及其时间相关性

利用红外热成像技术,在无外源干扰的条件下,对人体经脉线和腧穴的红外辐射强度及其时间相关性进行研究.实验观察到人体体表存在循经红外辐射现象,其辐射强度具有一定的时间节律;对人体腧穴与非腧穴区域的温度分布特征进行分析,发现腧穴热传递沿经脉线方向较强,而非腧穴则近似各向同性.此外,腧穴与非腧穴温度变化的时间节律基本一致.研究结果有力证实了人体经络腧穴的客观存在.     

矩形波导加载光栅结构的太赫兹振荡器

本文采用矩形波导加载光栅的慢波结构作为太赫兹返波管的高频结构,通过理论分析和电磁仿真研究了该慢波结构的色散特性和互作用阻抗,理论分析结果和仿真结果能很好地吻合。在理论分析的基础上,设计了一个中心频率为340GHz的返波管,经粒子模拟软件计算,在较低电流密度的情况下该返波管输出功率达100mW且可调带宽约30GHz。     

基于模糊函数-雷顿变换的SAR运动目标成像

该文从一个新的角度赋予模糊函数以新的用途。近似为线性调频信号的SAR运动目标回波信号的模糊度函数在模糊平面内具有很高的能量集中性。联合雷顿变换可以求出线性调频信号的调频率。在此基础上本文提出了基于模糊函数-雷顿变换的SAR运动目标成像算法,计算机仿真结果验证了算法的可行性。     

连续太赫兹成像系统对多层蜂窝样件无损检测的实验研究

太赫兹无损检测作为一种新型技术,已经成为X射 线和超声无损检测技术的有力补充。太赫兹连续波成像技术可以进行实时成像,其扫描速度 和成像质量都能满足太赫兹无损检测的要求。本文利用连续太赫兹成像系统对多层蜂窝样件 进行了检测,得到了样件不同纵深处的二维太赫兹图像。测试结果表明该系统能测试样件内 部每一层中夹杂异物的位置、分布情况及轮廓,并能对异物的基本属性做出判断。本研究为 太赫兹连续成像系统用于航空、航天、电子等样件的无损检测提供了有借鉴意义的案例。     

基于可见/近红外反射光谱的稻米品种与真伪鉴别

利用可见/近红外光谱技术对市场上5种稻米进行了鉴别.以ASD FieldSpec3地物光谱仪采集了5种稻米的光谱数据,各获取35个样本,随机分成训练集(150份)和检验集(25份),并分别采取全波段与特征波段(400~500nm、910~1400nm与1940~2300nm)两种方法建立模型进行分析.光谱经S.Golay平滑和标准归一化(SNV)处理后,以主成分分析法(PCA)降维.将降维所得的前9个主成分数据作为BP人工神经网络(BP-ANN)的输入变量,稻米品种作为输出变量,建立3层BP-ANN鉴别模型.利用25个未知样对模型进行检验,结果表明两类模型预测准确率均高达100%,其中特征波段模型比全波段模型具有更高的预测精度,说明利用可见/近红外技术结合PCA-BP神经网络分析法进行稻米品种与真伪的快速、无损鉴别是可行的,且提取特征波段是优化模型的有效方法之一.     

基于红外热像技术的星载TWTA可靠性检测及故障诊断技术研究

摘要：针对星载TWTA(Traveuling Wave Tube Amplifier)的PCB（Printed Circuit Board）可靠性检测及故障诊断问题;引了非接触式的红外热像检测方法,介绍了其应用的理论依据．然后,应用数理统计理论和矩阵范数理论提出了一个基于红外热像技术的PCB可靠性检测模型．并在此基础上给出了一个基于事例库的故障诊断方案．最后,介绍了该可靠性检测模型及故障诊断方案在星载TWTA可靠性检测及故障诊断中的应用．     

采用DGS降低相位噪声和提高输出功率的倒扣集成振荡器

设计了一种新型的缺陷接地结构(DGS)并将之应用到倒扣集成毫米波振荡器中.分析并比较了具有DGS结构和没有DGS结构的两种振荡器性能.测试数据显示具有DGS结构的振荡器与没有DGS结构的振荡器相比,相位噪声降低4～6dB,输出功率增加0.8dBm.研究结果表明DGS结构嵌入到振荡器的谐振电路和输出端时,振荡器的相位噪声降低且输出功率增大.     

非理想第二类电流传送器及其应用

本文定义了一种非理想第二类电流传送器(NCCII);给出了用跨导运算放大器(OTA)实现NCCII的电路;讨论了用该电路实现的电容和电阻变换器。