太赫兹计量技术研究进展

随着太赫兹(THz)科学技术的不断发展和应用水平的不断提高,科研、生产及应用领域都产生了对THz计量技术的迫切需求。论文梳理了美国国家标准与技术研究院、英国国家物理实验室、中国计量院等国内外主要计量机构及其它科研机构在THz参数计量技术方面的研究工作,从功率、频率、光谱参数以及脉冲参数等方面对THz计量技术的研究现状进行了综述,并对中国电子科技集团公司第四十一研究所在THz计量领域的研究工作进行了介绍。最后,对太赫兹计量技术的发展进行了展望。     

氨基酸的太赫兹光谱研究进展

太赫兹(THz)波是指频率从0.1到10 THz之间的电磁波。氨基酸分子间的振动模式(扭转,集体振动和氢键)大都处于THz波段,相比红外,氨基酸在THz波段体现出很多独特的吸收特征。因此对氨基酸的太赫兹光谱进行研究,有利于更全面地认识氨基酸的生物特性,也为进一步研究生物大分子蛋白质提供了借鉴。本文系统分析了太赫兹时域光谱技术在氨基酸领域应用的研究进展,总结了包括氨基酸的鉴定与识别、太赫兹指纹谱数据库的建立、振动模式指认及理论模型构建、太赫兹光谱与温度相关性以及基于THz光谱的定量分析等5个方面的研究内容。依据大量前人的研究成果,总结了20种基本氨基酸在0~6 THz的指纹谱数据库,针对当前的研究现状,提出了氨基酸太赫兹光谱研究方面仍存在的问题,为今后的研究工作提供了重要的指导价值。     

基于太赫兹时域光谱技术的水蒸气传输特性研究

为了评估太赫兹波在空间通信、雷达、遥感等方面的潜在应用,需要研究太赫兹波在大气中的传输特性。由于0.1～2 THz的太赫兹波在大气中传输的主要衰减来自水蒸气,采用太赫兹时域光谱技术(THz Time-Domain Spectroscopy,THz-TDS),在2 m长的太赫兹传输行程中对不同湿度的空气进行了透射光谱测量,获得了水蒸气在0.1～2THz频率范围内的吸收谱、传输率和弱衰减窗口。     

太赫兹技术在通信方面的研究进展

随着超快激光技术的发展,以及人们对THz波段及脉冲光源认识的进一步深入,太赫兹技术作为一种新的、快速发展的技术在许多领域备受关注,尤其在安全检测及反恐、医疗诊断及生物技术、物体成像、电子对抗及信息领域等方面太赫兹技术已经得到了广泛的应用.文中介绍了与微波技术和红外技术相比,太赫兹技术应用于通信方面的一些独特的优势,以及与通信相关的太赫兹技术的进展情况,初步探讨了太赫兹通信技术亟待解决的问题.     

太赫兹脉冲大气传输衰减特性

太赫兹大气传输是太赫兹科学技术及其应用的重要组成部分,渗透于所有的太赫兹应用技术领域。研究基于辐射传输、色散理论和Van-Vleck Weisskopf线型,结合喷气推进实验室(JPL)数据库,建立了太赫兹脉冲大气传输衰减与色散模型,对0.1 THz~1 THz频段太赫兹辐射在水汽中的吸收衰减特性进行了数值模拟研究,与现有的文献数据进行了比对。通过计算太赫兹脉冲大气传输,分析不同水汽密度和传输距离对波形幅值、相位及频谱特性的影响,得到了3个比较稳定的太赫兹脉冲大气传输窗口0.14 THz~0.17 THz、0.19 THz~0.32 THz和0.32 THz~0.37 THz,为太赫兹通信和时域太赫兹空间传输提供了理论参考。     

微系统所在太赫兹量子级联激光器研究方面取得进展

据www.sim.ac.cn网站报道,近日,中科院上海微系统所太赫兹固态技术院重点实验室在太赫兹(THz)量了级联激光器(QCL)研究方面取得进展。THz QCL是太赫兹技术在通信和成像等应用方面的关键器件。自2002年世界上第一个THz QCL诞生以来,不管是在激射功率、频率,还是在工作温度等方面,THz QCL都取得了很大的进步。但是由于THz辐射对应的子带间能级差很小,而且自由载流子吸收损失在THz波段十分严重,所以要实现室温高功率THz QCL器件十分困难。器     

太赫兹计量研究进展

太赫兹技术的独特性和优越性吸引着众多科学研究者的关注,在生物医药、信息科学、公共安全、量子研究和太空探测等领域具有巨大应用潜力。这些应用的有效性和可信度都需要以太赫兹相关参数的量值溯源为前提。文章以太赫兹光谱、频率、功率和强度等参数为对象,介绍了太赫兹计量研究的最新进展,分析了各种计量技术的特点,以期促进太赫兹计量技术发展,保障太赫兹研究和应用的量值可靠。     

太赫兹近场成像技术及进展

太赫兹(THz)波具有能量低、穿透性强、频带宽等特点,因而太赫兹成像技术在无损检测、生物医药、安全检测等众多领域得到了广泛应用,在实际应用中如何提高太赫兹成像的分辨力变得越来越重要。由于太赫兹近场成像技术可突破衍射极限,获得分辨力为亚微米甚至是纳米量级的高质量图像,基于近场技术的高分辨THz成像技术相继被提出,并得到了进一步的应用。本文首先阐述了太赫兹近场成像的基本原理;其次总结了近场成像进展及增强方法;最后对太赫兹近场成像的未来进行了展望。     

太赫兹超常材料及应用

超常材料具有人工设计的结构,并有自然材料所不具备的超常物理性质。超常材料的电磁响应灵活可调,对太赫兹(THz)技术意义非凡。THz超常材料的实现和迅速发展为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇。总结了THz波段超常材料的研究进展,包括THz波段超常材料的构造及制备、基于超常材料的THz波器件以及超常材料在THz波技术中的其他应用。     

太赫兹矩形波导与共面波导耦合结构设计

太赫兹（THz）波位于微波与红外光波之间,现有微波和光波段波导技术应用正在向THz波段拓展。但是,由于水汽对THz波的强吸收及制造工艺等原因,THz器件主要是平面结构,而THz源及其传输需要用矩形波导。因此,矩形波导与共面波导之间的转换结构成为决定元件和系统性能的关键部分。该设计利用脊波导进行阻抗匹配及电磁场模式转换,实现THz波矩形波导到共面波导的高效率耦合。结果表明,在0.2~0.4 THz频段内,该转换结构的传输系数(S₂₁)高于?3 dB,可以对THz电磁场进行高效率转换。该结果可用于太赫兹分子探测、太赫兹通信等领域,为0.2 THz以上太赫兹的模式转换提供了一种可行方案。     

关于过滤器使用的一些技术探讨

对中国计量科学研究院（NIM）某实验基地在洁净室建设和运行过程中过滤器的使用方面进行了一些技术探讨，根据实际经验和看法对过滤器的性能和效率、使用寿命及其评判标准进行了技术总结，并提出选择滤料面积大的过滤器和一次性初效过滤器是性价比较高的技术方案。     

Fundamentals of Measurement in Terahertz Time-Domain Spectroscopy

Terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) has emerged as a main spectroscopic modality to fill the frequency range between a few hundred gigahertz to a few terahertz. This spectrum has been known as “terahertz gap” owing to limited accessibility by conventional electronic and optical techniques. Over the past two decades, THz-TDS has evolved substantially with enhanced compactness and stability. Since THz-TDS is becoming an industrial standard, the performance and precision of the system are of prime importance. This article provides an overview on terahertz metrology, including parameter estimation, signal processing, measurement characteristics, uncertainties, and calibrations. The overview serves as guidance for metrology and further developments of THz-TDS systems.     

太赫兹目标特征研究进展

伴随着太赫兹雷达技术的快速发展,有关太赫兹目标特性的研究得到国内外学者的重视,并成为近几年的一个重要研究领域.本文综述并分析了太赫兹目标特性的国内外最新研究进展,包括光滑和粗糙表面简单散射体的太赫兹特征、复杂形状目标缩比模型的太赫兹ISAR成像、缩比模型的太赫兹RCS测量的研究进展,为太赫兹雷达系统设计、目标识别以及隐...     

Data Extraction from Terahertz Time Domain Spectroscopy Measurements

The potential of terahertz (THz) time domain spectroscopy to simultaneously determine the complex dielectric parameters of materials and their geometrical thickness is of high interest for scientific spectroscopy and for general metrology. This paper provides an overview of the background of the data extraction from THz measurements and discusses the accuracy and ambiguity of this extraction process. It is shown that the signal to noise ratio of the measurement as well as the bandwidth of the accessible THz spectrum define the limitation of the achievable accuracy in the data extraction.     

A Review of Metrology for Nanoelectronics

This paper highlights some new and old techniques that will have important metrology inroads for nanoelectronics beyond CMOS. Traditional electron microscopy techniques are envisioned to remain and play a core role at the nanoscale level, and others such as probing techniques and special holographic imaging will further be enhanced and provide more diverse capabilities. The paper presents metrology techniques for beyond CMOS as presented at the First Metrology for Beyond CMOS workshop hosted by the Focus Center Research Program Center of Functional Engineered Nano Architectonics, the National Science Foundation Nanoscale Science and Engineering Center for Nanoprobing, and the California Institute of Technology (CNSI).     

太赫兹功率非相干测试技术研究进展

本文针对太赫兹辐射功率的测试需求,阐述了基于光子学的太赫兹辐射功率测试技术,详述了太赫兹功率测试 的应用价值。通过研究太赫兹功率非相干测试技术的国内外发展现状,分析了基于辐射热测量的测试技术、基于热膨胀 的测试技术、基于热释电效应的测试技术和基于seebeck 效应的测试技术在太赫兹功率测试中的应用,并进行了优缺点对 比分析。研究结果可以促进太赫兹功率测试的基础研究、开发研究和产业化的发展,最后展望了太赫兹功率非相干测试 技术的发展前景。     

Terahertz Frequency Metrology for Spectroscopic Applications: a Review

We provide an overview on terahertz (THz) frequency metrology, starting from the nowadays available continuous wave THz sources, discussing their main features such as tunability, spectral purity, and frequency referencing to the primary frequency standards. A comparison on the achieved results in high-precision molecular spectroscopy is given and discussed, and finally, a special emphasis poses on the future developments of this upcoming field.     

Optical Fiber Metrology

The development of metrology to support the optical fiber communications industry is an excellent case study of how stakeholders-fiber manufacturers, their customers, standards-developing organizations, and (in the U.S.) the Federal Government-worked together to develop product specification standards that facilitated the growth of an industry. This paper reviews some of that history, primarily from the perspective of the National Institute of Standards and Technology, which worked with the industry to provide independent research and neutral coordination of many industry studies and measurement comparisons.     

Micro-Doppler Signature Feature Analysis in Terahertz Band

Micro-Doppler motion of targets is an important characteristic in radar observation, which has already been applied to many aspects of radar research, such as radar imaging, target recognition, etc. The micro-Doppler effect will be more visible under terahertz radar system because of the higher frequency and wider bandwidth it offers. In this paper, we perform a theoretical analysis of typical micro motion forms to establish the micro-Doppler signature model first, and then compare the micro-Doppler effect in terahertz band and that in X band by using joint time-frequency analysis method. The result of the simulations proves the validity of the theoretical analysis, which can provide theoretical foundations for further research on high-resolution radar image in the terahertz band.