EMCORE推出便携式太赫兹光谱仪PB7200

EMCORE公司近日推出最新PB7200便携式频域太赫兹光谱仪。此光谱仪是为那些需要在太赫兹频段以高分辨率研究物质特性的太赫兹研究者和应用开发者设计的。这项技术的主要应用在于炸药的识别和勘测以及对物质的无损检验。     

便携式太赫兹时域光谱仪的研制

太赫兹时域光谱分析技术通过测量太赫兹脉冲波形获得宽频带的光谱信息,根据光谱表现的丰富特征可以对危险性或有害性物质进行探测鉴别,在安全检查和质量控制领域有广阔的应用前景。为了将这项技术应用于实际检测中,设计研制了便携式的太赫兹时域光谱仪样机。通过优化光路和机械结构,系统具备良好的便携性;通过连续扫描光学延迟线实现了对太赫兹光谱的快速测量。经测试,光谱带宽达到0.1 THz~2.8 THz,光谱分辨率好于50 GHz,动态范围达到46 dB,测量时间为10 s。与传统的太赫兹时域光谱仪相比,所研制的样机具有结构紧凑和测量速度快的优点,满足实用化需求。     

Mini-T系列便携式实时太赫兹光谱仪的设计与应用

采用自主设计的光纤飞秒激光器、高速光学延时扫描机构、太赫兹发射和探测模块,成功研制国内首台便携式实时太赫兹光谱仪工业产品(型号：mini-T)。光谱宽度覆盖0.1~7 THz,频谱分辨力9 GHz,波形采样速率达到500 Hz,动态范围优于70 dB,支持透射式、反射式和衰减全反射3种测量模式。采用高度集成的一体化设计方案,整机尺寸仅300 mm×200 mm×120 mm,质量仅7 kg,支持内置锂电池工作(连续工作时间约2.5 h)。本产品能够在10~40℃环境温度范围内正常工作,并且具有良好的振动稳定性,可满足工业现场测量条件对太赫兹光谱仪实时性、便携式、环境适应性和可靠性的苛刻要求。     

ARP公司发布“TeraSpectra”光谱仪

ARP公司（Applied Research and Photonics）在2009年6月2-4日美国巴尔第摩会议中心举行的2009年激光与电子光学会议（2009 CLEO/photonXpo）上宣布,一种新型的太赫兹光谱仪——“TeraSpectra”已经研制成功。该仪器在生物学、生物医药、制药学以及其他生命科学领域具有潜在的应用前景。太赫兹技术克服了所谓的“太赫兹空白”地带,     

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。     

电磁波内容与太赫兹波频谱范围探讨

电磁波是一种场物质,这种物质在国防及国计民生中已经发挥并将继续发挥越来越大的作用。根据精细化描述电 磁波内容的新式《电磁波-频谱表》,对表里列出的电磁波中电波与光波之间的太赫兹波频谱范围,进行深入研究分析之 后,认为太赫兹波频谱范围确定为0.15 太赫兹至6 太赫兹,即波长在2 毫米至50 微米之间才是更为科学合理。这一结果 对于开展太赫兹波深入研究与应用具有重要意义。     

隐匿危险品高准确度太赫兹光谱识别方法

爆炸物等危险品的分子振动和转动能级在太赫兹频谱段具有独特的指纹谱特性,且太赫兹波对非极性物质及介电材料有较强的透过性及低能性,因此利用太赫兹光谱可以实现障碍物隐匿复杂环境下的危险品无损探测。目前各种相关材料的太赫兹吸收光谱标准库并不完善,且市面上各类太赫兹光谱仪硬件参数不同、检测标准不统一,导致单纯依赖特征吸收峰的识别方法并不可靠。针对上述问题,提出一种不依赖于吸收峰准确性的物质识别技术路线:提取物质在不同频率分辨率、不同障碍物隐匿情况下的太赫兹吸收谱,利用Marr小波变换在频域上展开得到具有特征唯一性的小波频域尺度图,建立样本集;其次,结合迁移学习方法,利用Xception网络对样本集进行训练识别。实验结果表明,此方法可以很好地对不同障碍物隐匿环境中的危险品进行分类识别,识别准确率可达94%。说明此方法的识别准确性不受系统频率分辨率即吸收谱精确度等系统因素影响,为邮件及快递包裹等障碍物隐匿危险品无损检测、定性识别提供了一种新的技术思路。     

超快强激光泵浦强太赫兹源及其驱动的材料非平衡态研究进展

太赫兹源是太赫兹科学技术发展和相关应用研究的基础。超快激光为太赫兹的产生和探测提供了稳定、可靠的激发光源。超快激光泵浦各种激发介质可以产生太赫兹波,激发介质主要有4类：1）固体介质,如光电导天线、晶体等;2）气体介质,如空气;3）液体介质,如液态水、液态镓、液氮等;4）等离子体介质,如钛薄膜、金属铜箔。太赫兹场强的进一步提高催生了人们对强场太赫兹与物质的相互作用以及太赫兹非线性光谱学的研究,太赫兹不仅能作为探测物性的手段,其发射光谱亦可以实现对材料中非平衡态载流子与晶格、自旋等有序度的强耦合。本文综述了超快激光激发数种不同类型介质产生太赫兹源的国内外研究发展历程,包括其工作原理以及目前存在的问题,总结了目前强场太赫兹波在物态调控方面的应用,以及太赫兹时间分辨光谱在新型物态探测方面的应用,最后展望了太赫兹源未来的发展趋势和应用前景。     

基于光谱编码的太赫兹光谱测量新方法

为了提升太赫兹光谱分析的瞬时性和系统集成度，提出一种超表面光谱编码与计算重建相结合的太赫兹光谱测量方法。利用多种超表面结构的光谱编码器件对入射太赫兹波进行高随机光谱编码，并提出基于字典学习的稀疏恢复算法以实现光谱重建。理论计算和数值仿真表明，在4%噪声水平下，所提方法对乳糖透射光谱的重建误差小于3%，可为片上集成化太赫兹光谱仪的发展提供新途径。     

第46届国际红外毫米波与太赫兹会议综述：太赫兹辐射源的最新研究进展

太赫兹波段介于微波与红外之间,具有许多独特的优势,如对许多物质的穿透能力、较低的光子能量等。这使得太赫兹技术在生物医学、安全检测、通信等领域具有广泛的应用前景。太赫兹辐射源是太赫兹技术的核心组件,其发展水平直接决定了太赫兹技术在各个应用领域的性能和前景。第46届国际红外毫米波与太赫兹会议聚焦了太赫兹辐射源的最新研究成果,展示了在新型辐射源、集成技术及优化设计等方面的重要进展。本文根据近段时间红外毫米波与太赫兹相关国际关会议报告的内容,总结并展示了不同类型太赫兹辐射源最前沿的研究内容与方向。这些成果为太赫兹技术在各个应用领域的进一步发展奠定了坚实基础。     

太赫兹无损检测在文物保护领域的研究进展

为更好地设计基于不同材料、不同制作工艺文物的最佳保护方案,文物保护科技人员首先需要选用最有效的无损检测方法对文物进行全面检测。太赫兹波具有光子能量低、对非金属和非极性物质有较强穿透性、可同时获得脉冲电场振幅和相位信息、较好的抗干扰能力等独特性质,使其在诸多无损检测方法中脱颖而出。本文系统综述了太赫兹技术在文物无损检测应用中的最新研究进展;阐述了不同类型文物材料的太赫兹光谱特征、太赫兹成像检测技术原理和特点;指出了太赫兹无损检测技术对不同类型文物进行无损检测的技术关键点,列举了太赫兹技术在文物科学领域最成功和最具代表性的应用实例。最后展望了太赫兹无损检测技术在文物保护领域的发展趋势。     

基于太赫兹时域谱分析的常见包裹物屏蔽下食品药品检测方法

食品和药品的检测在民生领域中具有重要的应用价值,为此提出一种基于太赫兹时域谱分析的检测方法.使用太赫兹时域光谱探测技术研究不同包裹物覆盖下物质的太赫兹谱特性,并对高相对湿度条件下的太赫兹样品探测技术进行研究.采用一种简单有效的谱减法处理样品光谱中的水汽吸收干扰,并计算样品在太赫兹波段的折射率和吸收系数.通过计算不同包裹...     

基于太赫兹技术的复合材料无损检测研究综述

随着高性能复合材料在航空航天和军事等高新领域的广泛应用,对其质量和性能检查的要求愈加引起重视,如何通过各种方法对复合材料进行无损检测成为近年来研究人员关注的热点和研究方向。太赫兹波量子能量低,对大多数非极性物质透明,因此使用太赫兹技术对复合材料进行无损检测有着独特的应用优势。本文基于太赫兹技术的特点,对太赫兹时域光谱和太赫兹成像技术的无损检测分别进行了详细的论述,并总结了目前复合材料的太赫兹无损检测技术发展趋势,最后对其发展前景进行了展望。     

共振声子太赫兹量子级联激光器研究

针对四阱有源区、一阱注入区及三阱有源设计,采用蒙特卡洛模拟方法研究了共振声子太赫兹量子级联激光器的性能差异。采用傅里叶变换光谱仪及远红外探测器测量了四阱共振声子太赫兹量子级联激光器的低温电光特性。详细讨论了提高太赫兹量子级联激光器发射功率的方案。     

基于AlGaN/GaN场效应晶体管的太赫兹焦平面成像传感器

太赫兹波成像技术在人体安检、医学成像、无损检测等领域具有广泛的应用前景。文中面向高速、高灵敏度和便携式太赫兹成像应用需求,设计实现了一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管自混频检测机制的太赫兹焦平面成像传感器。该焦平面成像传感器由探测器阵列芯片和CMOS读出电路通过倒装互连实现,阵列规模达到3232。探测器阵列中具有对管差分功能的像元设计通过提高探测器的电压响应度和抑制共模电压噪声,提高了焦平面成像的灵敏度。焦平面成像传感器的输出模拟信号通过片外的模数转换（ADC）芯片转化为数字信号,由现场可编程门阵列（FPGA）采集后通过Camera Link图像数据与通信接口发送到计算机。利用该焦平面成像传感器,演示实现了太赫兹光斑、太赫兹干涉环和太赫兹光照下的旋转塑料叶片的视频成像,帧频达到30 Hz。     

提取光栅耦合的高电子迁移率晶体管中的太赫兹辐射

借助于傅立叶光谱仪,在具有耦合光栅的高电子迁移率晶体管中观察到了波长在400um左右的微弱的太赫兹辐射。同时使用了一种调制探测技术,从而使得太赫兹辐射的绝对功率能够被提取计算出来。并且发现器件的太赫兹辐射功率正比于源漏电流,而黑体辐射功率则与器件电功率有密切关系。此外,太赫兹辐射对于源漏偏置电压及栅压的依赖性,说明太赫兹辐射是由加速电子与光栅的相互作用而引起的。     

太赫兹光谱数据库的建立和使用

为了将太赫兹光谱分析技术应用于物质识别领域,需要建立太赫兹波段的光谱数据库,并研究合适的数据库使用方法,以鉴别未知物质。光谱获取采用自行搭建的太赫兹时域光谱测量系统,通过小波变换去除基线和噪声等干扰信息,建立起含有20种典型有机物的光谱数据库。使用该数据库识别未知物质时,分成两步:1)用径向基函数神经网络算法判断未知物质是否在数据库中;2)若在数据库中,采用基于纠错输出编码的支持向量机多类算法鉴别物质种类。测试结果表明,对库内物质识别率为96.7%,对库外物质也有较好的预测和推断能力,识别率为93.2%。提出的太赫兹光谱数据库建立和使用方法,对系统噪声等干扰因素有很好的抑制作用,可以应用到实际场合。     

基于硅介质光栅的片上太赫兹波源

随着太赫兹技术的快速发展，人们对太赫兹技术在通信、光谱学和传感方面的各种应用越来越感兴趣。太赫兹技术发展与应用的基础是高性能的太赫兹源，传统的太赫兹源体积大且需要高功率电源驱动，难以适应集成太赫兹技术的发展，迫切需要研发新机制的微型太赫兹源。本文研究了一种新型微型化自由电子太赫兹辐射器，基于自由电子与其在光栅介质波导结构中激励的太赫兹波的互作用，实现太赫兹波的激励。这项研究为开发高效的片上太赫兹辐射源和拓展先进太赫兹应用提供了新的选项。     

铌酸锂芯片上的太赫兹集成和时空超分辨成像

飞秒激光与铁电晶体铌酸锂作用可以激发出太赫兹波段的声子极化激元。当铌酸锂的厚度减小至亚波长量级时,晶片就成为一个将太赫兹波产生、传输、调控、探测、与物质或微结构相互作用等过程集于一体的集成化芯片,为太赫兹波的研究和应用提供了平台。同时,利用时空超分辨成像技术可以对芯片中太赫兹波的传输以及与微结构作用过程进行可视化和定量分析。回顾了一些基于铌酸锂芯片的工作,比如太赫兹波传输特性的研究、频率可调谐太赫兹波源的产生、微结构对太赫兹波的调控等,这些工作说明亚波长铌酸锂芯片是一个很有前途的太赫兹集成器件。     

从光子学角度看太赫兹技术的现状和发展趋势

太赫兹技术是当前极具发展潜力的热点技术。太赫兹源、太赫兹探测器以及太赫兹应用研究是太赫兹技术的三大研究重点。本文分析了太赫兹技术在光谱探测、成像探测和通讯应用方面的需求情况,介绍了现有主要的太赫兹源产生方法和特点,以及太赫兹探测器的分类和常见太赫兹探测器,并以其相邻谱段红外探测器的发展历程以及太赫兹探测器的发展现状为参照,从光子学的角度分析了太赫兹探测器的发展趋势以及可能面临的技术困难。