用于空间领域的太赫兹技术研究概况

作为电磁波中从红外光到微波的过渡区,太赫兹波所具有的独特性能已得到了人们的广泛认识。随着太赫兹辐射源、太赫兹探测器等单元技术研究的不断成熟,美国、欧洲和日本已率先将其应用于空间天文观测、深空探测和对地气象环境监测等领域。重点总结了这些应用中的技术发展情况,并简要分析了太赫兹雷达与通信技术的研究状况和应用前景。     

太赫兹科学与技术

太赫兹电磁波段的开发和利用具有重大的科学意义和潜在的应用价值,太赫兹科学技术已经成为本世纪最为重要的科技问题之一,除了本身具有很多重大的科学问题之外,它还是一种非常有效的研究手段。介绍了太赫兹科学技术的发展历史及国内外相关的发展情况,列举了太赫兹波的独特性质,概述了太赫兹科学技术在基础研究领域和应用研究领域的新进展。     

太赫兹时域光谱技术

太赫兹时域光谱技术是最新的太赫兹技术,它基于宽波段太赫兹脉冲,可同时获得太赫兹波形的幅度和相位信息,在材料的远红外物性研究中有重要应用。本文涉及太赫兹时域光谱技术的基本特征、发射、探测技术和主要应用。     

太赫兹时域光谱技术用于药品检测

为研究太赫兹光谱技术用于药品检测的可行性,利用自行搭建的时间扫描太赫兹时域光谱系统对3种不同厂家生产的阿莫西林胶囊进行了测试。测试结果表明,尽管与文献上在氮气环境中获得的结果存在一定差异,但3种样品在太赫兹波段仍然显示出了明显的特征吸收,且不同厂家的药品在吸收峰位置、强度以及折射率谱等方面均有所差别。研究结果证实了太赫兹光谱技术在青霉素类药品的质量监控及在线检测等方面具有广阔的应用前景。     

光子太赫兹通信技术

随着无线数据传输速率需求的爆炸式增长,太赫兹频段(0.1~10 THz)以其丰富的频谱资源备受关注。太赫兹光子学的通信技术因具有超宽带、调制效率高、谐波干扰小等技术优势,被公认可以极大地促进数据传输速率向Tbit/s发展。本文以光子太赫兹通信3个方面关键技术的综述分析为基础,包括光子太赫兹通信的收发器件、基带信号处理技术、系统架构与实验验证等,探讨光子太赫兹通信技术的发展趋势,并从宏观与微观尺度展望光子太赫兹通信的潜在应用场景。     

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。     

太赫兹探测与通信技术新进展

回顾了太赫兹技术的最新进展,并总结了未来的几个重要方向,重点介绍几种关键的太赫兹技术,包括太赫兹源、太赫兹传输、太赫兹调制和太赫兹检测。简要介绍了当前太赫兹技术的发展现状和应用情况,如射电天文学、物体无损检测、医疗成像、安检等太赫兹探测应用和太赫兹通信概况。对太赫兹探测和通信最新技术进展进行了回顾,给出了该领域的前瞻研究方向。     

THz波产生技术

在介绍太赫兹技术的基础上,系统论述了太赫兹波的各种产生技术及其发展动态。     

太赫兹技术在烟尘与风沙探测中的应用

提出了利用波长更长的太赫兹波进行低能见度条件下的探测.从理论上计算对比了石墨材料对1.06μm、3～5 μm、8～12 μm以及337 μm波长或波段的消光性能(以质量消光系数(MEC)为例),发现石墨对337 μm波长的质量消光系数比前三者的低1～3个数量级;进行了实验测量,获得了337μm太赫兹波对一定浓度条件下石墨(模拟烟尘)和尘土的透过率,并以此计算得到其质量消光系数,发现石墨对337μm波长的质量消光系数比对1.06μm、10.6 μm波长的测量值低2个数量级.实验对比表明:337 μm太赫兹波具有较强的穿透烟尘和风沙的能力,能够弥补传统红外探测系统的不足,对生活生产、安全检查以及反恐等方面均具有潜在的应用价值.     

基于激光精密技术的光电探测误差智能识别

针对光电探测平台的高精度目标定位需求,以升降式光电探测平台为例,设计一种基于激光精密技术的光电探测误差智能识别方法。在光电探测平台与结构特征分析的基础上,利用激光精密技术确定误差来源,并结合光伏照射角度定理,生成误差识别规则;根据此规则对光电探测过程中光学传感器误差、平台指向误差和测量误差进行智能识别。仿真实验结果表明,方法能够有效识别光电探测过程中产生的各类误差,较传统方法的误差识别精度高,说明方法适用于升降式光电探测平台,具备推广使用意义。     

MTD对比相测高的精度影响

比相测高雷达是利用多个天线馈源分别接收目标的回波信号,根据不同馈源接收回波信号时产生的相位差,再结合已知的目标距离,从而获取目标高度信息。但在实际的杂波环境中,信杂比往往很低,使得高度误差太大,影响雷达的测高精度。     

太赫兹雷达成像技术

从体制角度论述了近几年来国内外各大主要研究机构对太赫兹雷达成像的研究情况,及其应用和未来的发展方向等.太赫兹雷达技术是一项正在蓬勃发展的技术,由于其波长与机理介于光学与微波之间,因而可以获取光学和微波所不可探测的信息.太赫兹雷达成像技术的发展为高分辨太赫兹空间遥感奠定了基础.     

太赫兹雷达成像技术

从体制角度论述了近几年来国内外各大主要研究机构对太赫兹雷达成像的研究情况,及其应用和未来的发展方向等。太赫兹雷达技术是一项正在蓬勃发展的技术,由于其波长与机理介于光学与微波之间,因而可以获取光学和微波所不可探测的信息。太赫兹雷达成像技术的发展为高分辨太赫兹空间遥感奠定了基础。     

光阱中微粒位置高精度检测技术

基于光阱技术的精密传感和测量是光力效应应用由微观精确操控向物理量精确测量的创新和深化,对光阱中微粒位置信息进行高精度测量是实现精密传感和测量的核心;提出了一种采用数字图像处理和曲线拟合相结合进行光阱微粒位置检测的方法,通过数字图像相关方法获得表征微粒位置的归一化自相关函数,并对归一化自相关函数曲线采用最小二乘法进行二次曲线拟合,由此实现亚像素级的微粒位置检测。实验表明,所述方法可以有效抑制硬件量化效应,实现光阱微粒位置的快速高精度检测,相较于直接相关方法,检测精度可至少提升一个数量级,达0.03 pixel。     

土壤锰污染的高光谱分级评价

提出一种利用高光谱技术进行土壤锰污染分级评价的方法。以FieldSpec3地物光谱仪采集矿区土壤光谱反射率150份,随机分成校正集(115份)和检验集(35份)。光谱经小波去噪和多元散射校正(MSC)处理后,以主成分分析法(PCA)降维。将降维所得的前5个主成分数据为输入变量,分别采用Fisher线性判别、Byes逐步判别、模糊模式识别以及BP-ANN判别四种方法建立了土壤锰污染分级评价模型,并利用35个未知样对模型进行检验。结果表明:Fisher线性判别与模糊模式识别预测准确率为80%,Byes逐步判别为82.86%,BP-ANN模型预测精度最高,达85.71%。说明以高光谱技术进行土壤锰污染分级评价是可行,且BP-ANN是建模的优选算法。     

利用精密单点定位技术评估晶振频率稳定度

在评估晶振频率稳定度时,目前常用一个频率稳定度比待测晶振高3倍以上的时钟作为参考,造成测试成本高昂。在分析精密单点定位（Precise Point Positioning,PPP）技术原理的基础上,提出了一种基于PPP技术的频率稳定度评估方法,并利用该方法对一款秒稳达到10-12的高稳定度恒温晶振（Oven Controlled Crystal Oscillator,OCXO）进行了评估,评估结果与利用氢原子钟为参考的传统频率稳定度评估方法基本吻合。最后给出了该方法对不同等级晶振的评估能力。该方法结构简单,测试方便且成本低廉,能满足常用时频设备（如通信设备、卫星导航接收机）的晶振评估需求。     

基于图像边缘检测的证书防伪技术

证书防伪是人们越来越关注的社会问题,盗版作假日益影响着大家的生活。文中提出了一种基于可信第三方的非嵌入式认证水印的证书防伪技术方案。该方案通过Canny边缘检测技术对经过DWT变换过的图像进行边缘检测,来获取图像的边缘属性,并利用该属性生成含有水印信息的认证码。传统水印算法需要修改载体图像内容,会损害图像数据,但非嵌入式认证水印则避免了对图像数据的破坏,保证了载体图像的质量。无需提取水印,与其他证书防伪技术相比更方便,实验结果表明该方案具有可行性和有效性。