太赫兹医学成像研究进展

太赫兹波所具有的无损性以及大量生物分子在太赫兹频段的指纹特性,使其在医学成像领域有着良好的应用前景。本文首先简要概述了太赫兹的医学成像技术手段,其次分别介绍了太赫兹在离体、活体组织中成像的研究现状。生物组织中的水会对太赫兹波产生强吸收,使得成像对比度受限。目前,为了减少组织中的水对成像的影响,针对离体组织的太赫兹成像大多需要进行切片、脱水等预处理,活体中的成像则主要应用在浅表组织。文章重点介绍了活体成像中有望提高太赫兹成像对比度的纳米粒子造影剂,最后对太赫兹医学成像的发展进行了展望。     

地面背景材料的太赫兹特性研究进展

介绍了常见的地面环境天空、海洋和地面以及地面背景材料,主要有水、绿色植物、土壤、沙粒、岩石等材料。概述了地面背景材料对太赫兹波的吸收、反射、散射等电磁特性。研究发现,水、绿色植物、土壤、沙粒、岩石等地面背景材料在太赫兹波段主要表现出低反射特征,可为太赫兹目标特征控制技术的研究提供数据支撑。     

太赫兹成像技术专题导读

太赫兹波是指频率在0.1到30太赫兹(THz)范围内的电磁波辐射,它在非极性物质中具有较好的透过性并具有较低的单光子能量,在生物医药检测、半导体特性表征、人体安全检查、无损探伤等众多科研和工业领域具有极强的应用价值。随着太赫兹源与探测器技术的发展,太赫兹成像技术逐渐成熟,并开始走向应用。本专题主要从方法和应用两个方面介绍太赫兹成像技术的发展及未来。     

太赫兹成像技术在爆炸物检测中的应用

太赫兹波是一种电磁波,我们通常所说的太赫兹波的频率一般在0.1到10T赫兹之间。太赫兹波兼有微波和红外线的特点,在测量领域具有很广泛的应用。本论文简要介绍了太赫兹波的特性以及测量原理,同时指出其在爆炸物检测中的应用。     

太赫兹成像技术在肿瘤检测中的应用

太赫兹(THz)波是频率位于0.1 THz^10 THz的电磁波。因其具有非电离性,以及可与多数生物分子产生共振响应等特性,在生物医学领域有着巨大应用潜力,尤其在肿瘤检测方面。太赫兹成像技术作为生物医学领域一种新的成像技术,吸引国内外多个研究小组对其开展深入研究。本文列举分析了多种太赫兹成像技术在肿瘤检测的应用,其中可分为太赫兹扫描成像、太赫兹层析成像、太赫兹全息成像以及太赫兹近场成像,介绍了这些成像方式的基本原理以及国内外研究现状,最后对太赫兹成像技术在生物领域的未来做出展望。     

太赫兹超表面计算全息

全息术是一种三维成像技术,它已经被应用于多种实际场景。随着计算机科学与技术的迅猛发展,计算全息由于其方便和灵活的特性,已经成为一种广泛应用的全息成像方法。本文回顾了我们近期基于超表面的太赫兹计算全息研究进展。其中,作为全息板的超表面展示出了超越传统光学器件的独特性能。首先,利用超表面实现了对于全息板每个像素的相位振幅同时且独立的调控,进而实现了高质量全息成像。这种新的电磁波操控能力也带来了新的全息成像效果,如利用介质超表面实现了全息像沿传播方向上的连续变化。其次,对超表面在不同偏振态下的响应进行设计,分别实现了线偏振态与频率复用、圆偏振态复用、以及基于表面波的偏振复用超表面全息术。此外,本文提出了依赖于温度变化而主动可控的超表面全息术,为今后计算全息术的设计与实现提供了新的方案,也推动了超表面在实际应用方面的发展。     

基于石墨烯的太赫兹可调谐宽带超材料吸收器

本文提出了一种太赫兹可调谐宽频段完美超材料吸收器,该吸收器由开缝金属图案层-石墨烯-聚酰亚胺介质-金属底板4层构成.通过调节石墨烯的费米能级,该结构可实现动态调谐带宽吸收特性.仿真研究发现,随着石墨烯费米能级由0.1 eV变为0.5 eV,吸收率高于90%的吸收带宽由1.93 THz～3.18 THz变为2.78～3.90 THz,低频移动范围为0.85 THz,高频移动范围为0.72 THz.而且,该吸收器具有偏振角和入射角不敏感的特性.本文提出的吸收器结构简单,在检测器、传感器、滤波器等太赫兹器件方面有潜在的应用.     

太赫兹QCL技术研究进展

综述了太赫兹QCL(THzQCL)有源区结构设计与制备、波导结构设计和频率控制3方面的基本原理及研究进展.THzQCL有源区薄膜厚度、组分和掺杂浓度的精确控制是材料制备过程的关键.通过提高注入电流和器件温度的稳定性可以有效减小THzQCL线宽和提高频率稳定性.随着器件功率和频率特性的提升,THz QCL将在通讯、成像和谱分析等技术领域获得广泛的应用.     

基于太赫兹量子阱光电探测器的成像技术研究进展

太赫兹(THz)波对非极性材料有较好的穿透性,对生物医学组织无电离效应,因而非常适合无损检测、生物医学成像等应用。THz量子阱光电探测器(THz QWPs)具有响应速度快、响应率高、噪声等效功率低、体积小的特点。相较于其他探测器,THz QWPs作为成像系统接收器时,系统具有成像分辨率高、成像速度快、成像信噪比高、结构紧凑等优势。本文综述了基于THz QWPs的成像研究进展,并对成像系统核心指标的影响因素进行了分析和总结。采用更稳定的装置固定THz QWPs,提升器件响应速度、探测灵敏度、阵列规模,可以有效提升系统各项核心性能。     

基于硫属化物相变材料的可重构太赫兹超表面器件的研究进展

超表面在控制电磁波的强度、相位、偏振和复杂波前等方面发挥了重要的作用,通过与各种主动调控手段结合可实现动态可调谐器件。本文分析总结了近期基于Ge₂Sb₂Te₅ (GST)的太赫兹超表面器件的研究进展,介绍了GST在太赫兹波段的光谱特性和可逆相变条件,重点回顾了GST与超表面设计相结合用于实现对太赫兹波的振幅、偏振以及波前的非易失、可重构、和多级操纵的前沿研究工作,并讨论展望了未来的发展前景和需要解决的问题。

     

太赫兹脉冲焦平面成像技术的发展与应用

作为太赫兹技术中的重要组成部分,太赫兹脉冲焦平面成像一经问世就引起了行业内的广泛关注,人们引入了各种方法去提升此成像技术的测量性能,同时也尝试将此成像技术应用于不同的工业和基础研究领域。本文综述了近年来人们对太赫兹脉冲焦平面成像的技术改良和应用研究,包括提升成像系统的空间分辨率、信噪比、信息获取能力,以及将此成像技术应用于光谱识别检测、超表面器件功能验证、太赫兹特殊光束测量、太赫兹表面波观测等,希望该综述能够推动太赫兹脉冲焦平面成像的进一步技术革新和应用拓展。     

太赫兹辐射源与探测器研究进展

太赫兹(THz)技术涉及电磁学、光电子学、半导体物理学、材料科学以及微加工技术等多个学科,它在信息科学、生物学、医学、天文学、环境科学等领域有重要的应用价值。THz振荡源与THz探测器则是THz频段应用的关键器件,也是THz技术研究领域的最前沿问题。本文简要概括了THz电磁波的重要特点、应用价值以及THz辐射源和探测器的最新研究进展。     

连续太赫兹波数字全息相衬成像

太赫兹波具有独特的低能性、高穿透性、惧水性等成像特性,将其应用于相衬成像能够反映物体的内部结构和更加丰富全面的生物信息,在生物医学检测等领域具有重要的应用。其中,太赫兹波数字全息成像是一种可以给出定量的振幅和相位信息的非接触、全场相衬成像方法,是太赫兹成像技术领域的重要研究方向之一。本文基于连续太赫兹源,从离轴式和同轴式数字全息成像的相衬成像原理、光路系统和再现算法多个方面,介绍了相关技术的研究现状,分析了太赫兹源、再现算法等因素对成像分辨率的影响,并对太赫兹数字全息的发展趋势进行了展望。     

太赫兹技术在水泥基材料研究中的应用

本文介绍了太赫兹波的特性以及太赫兹技术的工作原理及其应用,重点介绍了太赫兹时域光谱技术和太赫兹成像技术在水泥水化过程、水泥基材料的微观结构检测和水泥基材料耐久性能三方面的研究进展.利用太赫兹光谱技术可跟踪硅酸三钙、硅酸二钙以及主要水化产物水化硅酸钙、氢氧化钙在水化过程中的变化情况;利用水分对太赫兹波强烈吸收的特性,能够...     

石墨烯场效应管及其在太赫兹技术中的应用

石墨烯是单原子厚度的二维碳同素异形体材料,因其出色的电学、热学、光学及力学特性而被广泛应用于生物检测、医学、新能源、微电子、射频电路等领域。正是凭借着石墨烯独一无二的材料特性,石墨烯基场效应管(GFETs)比传统的硅基晶体管具有更高的迁移率、微缩空间及特征频率。此外,石墨烯零带隙的对称圆锥形能带结构,以及在受外部激发下形成的负电导率特性(太赫兹频段),使得GFETs能广泛应用于太赫兹功能器件中,也为实现太赫兹技术商业化提供了一种兼容当前半导体产业技术的低成本选择。针对硅基晶体管发展面临的尺度瓶颈,本文综述了GFETs器件的基本结构、射频/太赫兹领域的主要特性以及制备工艺,并举例说明了其在太赫兹技术领域的最新应用。     

太赫兹技术在医学科学中的应用及研究进展

近年来太赫兹光(0.1 THz~10 THz)因其良好的探测能力和非电离特性受到研究者们的关注。根据不同的检测方式和信号处理方法,可分为太赫兹成像技术和太赫兹光谱技术两大类。太赫兹技术在医学科学中发展迅速,其中生物大分子检测和组织成像令人印象深刻。水含量和结构差异是太赫兹成像技术的理论基础,据此可对生物组织进行检测识别。不同的生物组织具有不同的太赫兹特征谱,太赫兹光谱技术通过检测吸收系数、折射系数和反射系数来识别不同的生物分子、细胞或组织。实时、无标记的检测方式有望在临床实践中发挥重要作用,但仍需克服生物安全性不明等困难。综述介绍了太赫兹技术在医学科学中的应用及研究进展,同时探讨了太赫兹技术目前需要克服的难题和潜在的生物安全性问题。

     

双曲超材料及其传感器研究进展

超材料为具有超常电磁性质的人工结构,因拥有自然界材料没有的介电常数、磁导率和折射率等电磁性质而引起人们的关注。双曲超材料是具有强各向异性介电张量或磁导率张量的介质,其介电常数张量或磁导率张量的分量在一个或两个空间方向上为负,与其他类型的超材料相比,双曲超材料具有在光学频率下相对容易制造、宽带非共振和三维体响应以及灵活的波长可调谐性等优点。本文综述了双曲超材料的特性、实现方法、可调谐及活性以及其作为超灵敏传感器的发展,重点讨论了基于金属/介质多层结构及金属纳米线阵列的双曲超材料作为生物传感器的原理及研究进展,并指出双曲超材料传感器发展的长期目标是结构简单、便于制备、宽频带和多元分析。