医用棉纱布的太赫兹波段透射特性

生物医学诊断是太赫兹成像的重要应用领域。利用透射式太赫兹时域光谱(THz-TDS)在实验室温湿度条件下研究了用于伤口覆盖的医用棉纱布在0.1 THz～1.34 THz波段的透射特性。结果表明,在该波段,纱布对太赫兹辐射具有良好的透过性,且随频率增加,透射率迅速下降。利用最小二乘拟合得到太赫兹波透射率和纱布层数关系曲线,相关系数达0.996,并由此获得0.37 THz处0.34 mm厚单层纱布对太赫兹波的透射衰减系数约为0.159 7。本研究表明太赫兹光谱成像是包扎情况下烧伤评估、伤口恢复期监测的有效临床工具。     

多孔硅薄膜对p 型单晶硅太赫兹波段透射特性的影响

利用化学腐蚀方法,在低阻值p型单晶硅片上制备了火山口形、准纳米孔柱形和多孔形三种形貌的多孔硅薄膜。以空气为参考基准,0.2～10 THz时域光谱显示,火山口形样品在0.2～6 THz的透射强度下降了约1/2,另外两种样品强度下降了约1/5。火山口形、准纳米孔柱形样品呈现低通滤波特性,多孔形样品呈现级联带通特性。准纳米孔柱形样品截止频率比火山口形样品和多孔形样品提高了3 THz左右。样品的频谱出现多处吸收峰,峰的位置与薄膜的几何结构尺寸有关。实验结果表明:多孔薄膜的形状和几何结构尺寸改变了p型单晶硅的太赫兹波段透射强度、吸收频率和截止,该材料可以成为从太赫兹波段至可见光波段的宽频段探测材料和调制材料。     

基于 TDFIT 的太赫兹波段透射特性仿真分析

本文基于时域有限积分技术（TDFIT）分析了不同湿度树叶在太赫兹波段透射特性。树叶的材质特性采用描述 连续水粒子分布的双色散模型,计入树叶含水量（湿度）对电磁参数的影响。树叶几何模型采用NURBS 曲面建模,并 对树叶表面进行粗糙化处理。为了精确描述树叶微小起伏及其连续材质分布,引入了共形时域有限积分技术,有效保证 了计算精度和计算效率。对干树叶和湿树叶在THz 照射下的透射特性进行仿真对比,随着水分的增大,太赫兹波的穿透 能力下降。仿真结果并与实验结果进行比对,证实了电磁建模方法和计算算法的有效性。     

基于TDFIT的太赫兹波段透射特性仿真分析

本文基于时域有限积分技术(TDFIT)分析了不同湿度树叶在太赫兹波段透射特性。树叶的材质特性采用描述连续水粒子分布的双色散模型,计入树叶含水量(湿度)对电磁参数的影响。树叶几何模型采用NURBS曲面建模,并对树叶表面进行粗糙化处理。为了精确描述树叶微小起伏及其连续材质分布,引入了共形时域有限积分技术,有效保证了计算精度和计算效率。对干树叶和湿树叶在THz照射下的透射特性进行仿真对比,随着水分的增大,太赫兹波的穿透能力下降。仿真结果并与实验结果进行比对,证实了电磁建模方法和计算算法的有效性。     

基于超材料的连续太赫兹波透射特性研究

以基于超材料的太赫兹波透射为目的,设计并制作了四种亚波长开环共振（SRR）超材料。采用连续太赫兹波作为入射激光源,实验测量了它们在1.04 ~4.25 THz波段的功率透射属性,并采用CST Studio进行仿真,结果显示这些超材料存在一个位于2.52 THz的全局透射峰和多个局部透射峰。全局透射峰与SRR阵列的微结构和图形配置等参数有关。为了寻找一个具有较高透射效率的太赫兹感应阵列,比较了四种不同超材料微结构的归一化功率透射性能和感应差别。从这些差别中找到特定图案配置的超材料器件用于太赫兹波感应具有借鉴意义。     

太赫兹波段二维渐变型光子晶体的透射谱研究

通过改变介质柱之间的距离、介质柱半径以及介质柱的介电常数构造了3种二维渐变的光子晶体,应用时城有限差分(FDTD)法计算了透射谱,并分别对不同形式渐变组合的光子晶体结构进行了比较分析.仿真结果表明,不同形式的渐变组合对光子晶体禁带有着不同的影响,可以获得比一堆渐变型光子晶体更大的禁带宽度.     

337μm连续太赫兹激光透射成像

针对太赫兹面阵探测器件发展不成熟的现状,利用二维移动平台,对合作目标进行了连续太赫兹波的扫描成像实验.太赫兹波的扫描成像结果可以显示遮蔽物内的物件,这是可见光和红外所不能完成的.通过减小激光光斑、提高成像分辨率,可更清晰地表现隐藏物件的轮廓,有助于辨别该物件.实验还测量了337μm太赫兹激光对典型物质的穿透特性,其中包括对近红外和中红外具有很好屏蔽作用的伪装网材料.测量结果显示:337μm太赫兹激光对包装泡沫穿透能力很强,适合包装物的无损检查;对干枯树叶和新鲜树叶透射差别较大,对野外探测具有启示意义;对某些伪装网具有一定的穿透能力,为某些军事应用提供了可能.     

基于太赫兹透射谱的土壤含水量测量

液体水是一种极性液体,对太赫兹波有很强的吸收。土壤含水量的细微变化,会影响透射太赫兹波的特性。建立了一种基于时域太赫兹透射谱的土壤含水量测量方法。提出了土壤太赫兹参数的概念,给出了土壤含水量的计算公式。利用太赫兹时域频谱系统,对土壤样品进行了大量的测量,初步给出了土壤太赫兹参数的数值。通过对比该方法与称重法得到的含水量,表明其准确可行。     

常见服装面料的太赫兹光谱研究

利用自建的太赫兹时域光谱系统对生活中主要的常见服装面料进行了实验研究,实验中首先对棉、毛、麻、丝、涤纶、氨纶、混纺等这7 种典型面料分别进行测试,可以获得各自的太赫兹时域光谱,然后利用快速傅里叶变换关系分别对每个时域脉冲进行相关计算,最终获得这些面料的太赫兹频域光谱信息,尤其是样品的折射率和吸收系数等。研究表明,这些在可见光波段不透明的服装面料,在太赫兹频段几乎完全可透视,且没有特征吸收峰,该研究对于进一步开展隐藏危险物的识别和成像具有非常重要的意义。     

高灵敏度低噪声太赫兹电光探测器研究

本文选用相同光电响应灵敏度的高性能PIN光电二极管,将探测激光信号转换为电流信号,再通过低噪声电流-电压转换将电流信号转换为电压信号,通过采用具有很强共模信号抑制能力的差分放大器,不仅极大地抑制了太赫兹信号本身携带的噪声,也避免了探测激光强度扰动引起的测量误差.差分最后经过带通滤波器控制工作带宽和进行降噪处理,经由主放大器实现太赫兹信号输出.实验表明,该探测器具有高灵敏度、高信噪比、宽工作带宽等显著特点,完全满足了太赫兹时域光谱系统研究的需要.     

室温下中药附子的太赫兹波谱分析

为了对中药附子的道地性和品种进行鉴别以及控制产品质量,采用了飞秒激光激发光电导天线的太赫兹时域光谱技术,对同一产地4种不同制片方式的附子样品在室温干燥环境进行了检测和分析。结果表明：附子的太赫兹时域谱包含有幅度和相位信息,频谱具有较好的重复性,4种附子样品频谱明显分为两组。4种样品的太赫兹折射率存在明显的差异,可对不同的制片方式进行直观鉴别。由于吸收随着频率增加而增加,纯附子压片样品的有效频谱范围为0.2～1.05 THz,在此频谱范围内没有明显的特征吸收峰,吸收谱与THz频谱一致,因此附子道地性鉴别应考虑因不同制片方式造成的差异。     

飞秒激光泵浦剥离层石墨烯实现太赫兹波放大的研究

基于光激发石墨烯的瞬态电子-空穴的弛豫/复合过程中,在Dirac点附近形成粒子数反转并产生THz波段负动态电导率的机理,研究剥离层石墨烯在室温条件下实现THz波段电磁波的受激放大。理论推导了剥离层石墨烯动态电导率的表达式,并研究了动态电导率随信号波长、石墨烯层数和泵浦光强度的变化关系,对单层和多层石墨烯结构作了分析比较。分析了与动态电导率有关的增益并进行了数值计算与模拟。研究表明,在室温条件下,剥离层石墨烯可以实现THz波段电磁波的有效放大。     

THz波连续波透射式逐点扫描快速成像实验研究

利用CO₂激光抽运太赫兹(THz)激光器,搭建了TH z连续波透射式快速扫描成像系 统。将样品置于平移台上,利用透镜将THz光束聚焦于样品表面,通过计算机控制平台 连续移动与信号实 时采集,大大缩短了成像时间,通过计算机重构获得扫描图像。从扫描速度,成像分辨率的 角度出发,对 连续THz扫描成像系统进行优化研究。实验对1cm×1cm的样品,用0.25mm步 长进行扫描成像,得到 最短成像时间仅需3min,在输出频率为4.3THz时,图像最高分辨率达到0.1mm。对刀片与树叶进行扫描 成像,分析并比较了衍射极限对成像质量的影响。结果表明,在选用高频率输出光源和扫描 平台小步长移动情况下可以获得更好的成像质量。     

缺血大鼠脑组织的太赫兹波吸收特性研究

为了探讨不同缺血时间的大鼠脑组织在0.4THz~0.95THz频段内的吸收特征,采用线栓法制备大鼠脑缺血模型,利用透射式太赫兹时域光谱仪对缺血大鼠脑组织进行检测,并进行了理论分析和实验验证,取得了缺血大鼠脑组织在0.4THz~0.95THz频段内吸收系数。结果表明,缺血时间不同的脑组织对太赫兹波呈现出各异的吸收特性,这是由缺血所致脑损伤级联反应中的兴奋性氨基酸、无氧呼吸所产生的乳酸等中间产物以及钙离子超载导致一氧化氮大量合成所造成的。这一结果对于研究缺血脑损伤的病理机制具有一定的指导作用和应用价值。     

Influence of arsenic vapor pressure during copper diffusion on deep level formation in silicon-doped gallium arsenide

The effect of arsenic vapor pressure during copper diffusion on deep level formation in silicon-doped gallium arsenide has been studied using photoinduced current transient spectroscopy. From the findings, models for the copper-related complexes in GaAs are identified. Capping effect of deposited copper layer is investigated. Deep levels with activation energies of 0.14 eV, 0.32 eV, and 0.45 eVhave been identified, which are attributed to Cu_Ga, Si_Ga Cu_Ga complex, and V_AsCu_GaV_As complex, respectively.     

Dynamic range criterion of THz spectrum for amino acids measurements

Terahertz (THz) absorption spectra have been applied to measure the compositions of amino acid samples.Because the concentration information about a specific composition is involved in its spectrum, keeping the spectrum length and dynamic range as wide as possible is essential for precise measurements.It is well known that a spectrum is always contaminated by apparatus noises.In this paper, we present a criterion for noise cutting based on wavelet transform, which usually extends the range determined by traditional threshold criterion.Finally, theimprovement on measurement precision shows the validity of the new criterion.     

不同频率的太赫兹时域光谱透射成像对比度研究

主要探讨自然界树叶样本的太赫兹透射成像中的对比度与透射频率的关系。运用透射模式的太赫兹时域光谱系统对样本进行了聚焦逐点式的主动扫描,得到样本各部分的太赫兹波透射率,然后进行数据处理和二维成像。通过对样本在8个不同频率下的太赫兹透射率成像的比对分析,表明样本的不同部分对各个频率的太赫兹波的吸收都有较明显的差别。为了得到更清晰的太赫兹成像,必须选取合适的成像频率使样本成像的对比度更佳,实验发现应该选择透射振幅适中的频段,且在此范围内样品的某些部分具有吸收峰的频率附近进行成像。     

基于PPLN晶体的可调谐太赫兹波辐射特性研究

提出了一种周期极化铌酸锂(PPLN)晶体差频产生太 赫兹(THz)波的新型结构。基于非线性晶体三波互作用理论模型,根据周 期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体的准相位匹配原理和掺铒光纤激光器(EDFL)双波长输出激光 特性,并结合晶体折 射率差公式,理论分析了工作温度及极化反转光栅周期对其输出THz波的影响,给出 一定频率范围内其 输出波长连续可调谐的实现方法。本文系统结构简单、成本低和调谐容易,激光器可室温 运转。     

覆有BST膜的半导体功率器件结终端研究

通过一系列的工艺步骤,在半导体功率器件含有场限环(FLR)的结终端上覆盖了一层300 nm厚、介电常数高的钛酸锶钡( BST)膜.对该新型结终端和无BST膜的传统FLR结终端的结构与性能进行了研究比较.结果表明,在覆盖BST膜后,FRL结终端的结构击穿电压提高了50％.这证明BST膜能够提高器件的击穿电压.