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。     

国内太赫兹目标特性的研究概况

提出太赫兹目标特性应包括目标透射特性、目标反射特性及目标散射特性三部分,介绍了国内开展透射成像,反射成像、太赫兹雷达散射截面等方面工作的情况,阐述了不同时期太赫兹目标测试系统特点、技术水平和主要应用领域,指出目前我国有关太赫兹目标特性的研究工作中有关目标的透射与反射研究领域已引起较大的关注,而在目标的散射方面的工作才刚刚起步。     

太赫兹波探测技术的研究进展

太赫兹波具有优越的特性,使其在物理、化学、生物医学、天文学、材料科学和环境科学等方面有重要的学术和应用价值,以及对国民经济发展、国家安全、反恐和新一代信息科学技术有重大的推动作用,作为太赫兹技术应用的关键器件之一的太赫兹探测器同样到了迅猛的发展。文章介绍了太赫兹探测技术的原理及其应用,并在此基础上分析了太赫兹探测器的最新进展、性能和发展趋势。     

TEA太赫兹波远程探测数值模拟

太赫兹波具有许多独特的性质,有着广泛的应用 前景。然而,由于水汽对太赫兹波的强烈吸收,使 其在空气中的传输距离十分有限,应用受到了极大限制。TEA现象巧妙的将太赫兹波和光声 信号结合起来, 为太赫兹波的远程探测提供一种有效途径。本文初步探讨了TEA 现象的物理过程及其内在的 物理机制,推 导出了TEA过程的近似理论模型,得到了太赫兹辐射与光声信号幅度增强之间的定量关系。     

光电导天线太赫兹波辐射特性研究进展

太赫兹科学技术已经成为当前电磁领域研究的热点,太赫兹波的产生是其关键技术,光电导天线(PCA)是目前产生宽频太赫兹波的重要手段。根据光电导天线太赫兹波的辐射特性的文献报道,对光电导天线产生太赫兹波的耦合输出效率、辐射场型、极化特性等研究进展做了较全面的评述,并针对光电导天线辐射特性对光电导天线应用的意义进行了探讨和展望,以期对光电导天线产生太赫兹波的研究和应用提供参考。     

Ag圆锥天线阵列的太赫兹波受激辐射仿真研究

根据宽频带THz辐射天线的要求,设计了圆锥结构的微米量级金属Ag天线及其阵列。采用矩量法分析了天线电场积分方程的求解方法,并采用CST软件仿真了Ag圆锥天线阵列能辐射太赫兹波特性,理论分析和数值仿真结果表明,单根Ag微米圆锥天线能产生有效的宽带THz辐射,辐射增益可达22.7dBi。而其组成的纳米圆锥天线阵则可进一步改善辐射方向性,提高增益到42.5dBi。该结果将有助于指导太赫兹波辐射源的实验研究。     

太赫兹波辐射源的研究进展

电磁波谱中的太赫兹波段拥有许多比传统光源更独特的性质,在生物、材料、安检和通信等领域有着非常重要的研究价值,而高功率和高效率的太赫兹辐射源则是太赫兹技术转化为实际生产力的一个重要因素和前提条件.文章分别从以气体、固体和液体作为激发介质的角度,总结了激光与不同激发介质相互作用产生太赫兹波的研究进展.对气体介质中常用的四波...     

太赫兹波大气衰减的抛物方程模型

抛物方程是一种模拟电波传播特性的高效模型,但目前抛物方程模型在模拟电波传播时,主要考虑大气的折射效应而忽略了其吸收作用,然而太赫兹波的大气衰减较为严重。通过引入大气分子吸收的复折射率,实现了应用抛物方程模型计算太赫兹波的大气衰减。该模型考虑了大气压强、温度和水汽密度等气象参数随高度变化对大气衰减的影响,且能够针对不同地区和季节的气象条件对大气衰减进行计算,与真实环境更加符合。最后利用该模型仿真分析了0.14 THz波的传播特性,给出了传播损耗随距离和高度的变化,并与忽略大气衰减的结果进行了对比,结果表明抛物方程模型能同时体现太赫兹的大气吸收效应和多径传播效应。     

太赫兹波在雷达领域的应用前景分析

在分析太赫兹波诸多独特性质的基础上,重点分析了太赫兹波应用于雷达的优势与限制因素,并对太赫兹雷达的应用前景进行了分析。分析结果表明,太赫兹雷达以其高距离分辨力、超大信号带宽、强穿透力、低截获率、强抗干扰性和优越的反隐身能力而具有广阔的应用前景。     

太赫兹脉冲的短距离大气传输特性

基于van-Vleck Weisskopf线型与辐射传输色散理论,结合JPL数据库,建立了太赫兹脉冲大气传输衰减与色散模型,形成了对宽频太赫兹辐射脉冲在大气中的吸收衰减的数值模拟能力;并对利用太赫兹时域光谱技术(THzTDS)所获得的透射光谱实测结果进行了对比分析,研究了不同水汽密度对太赫兹时域脉冲幅值、相位及频谱特性的影响.研究结果表明:短距离大气传输条件下,0.1~0.5 THz频段太赫兹脉冲的最大传输速率达20 Gb/s以上,相较于单模光纤,更具短距离通信优势.     

非朗伯面目标对复杂背景红外辐射的散射特性

研究了非朗伯面目标对复杂背景(太阳和海天背景)红外辐射的散射特性.基于双向反射分布函数(BRDF),通过坐标变换、对面元求和以及对波长积分等操作导出了非朗伯面目标散射亮度的空间分布式.利用海天背景的光谱亮度和太阳光谱照度(由大气传输软件Modtran计算),以及目标表面的光谱BRDF,以圆柱体为例,分别对3～5 μm和...     

太赫兹波在粗糙金属球体目标上的散射特性

太赫兹波在粗糙金属球面散射中相干散射与非相干散射同时存在.在低频端散射主要为相干散射,而相干部分随球表面粗糙度增大迅速递减;在高频端散射主要为非相干散射,且散射结果与辐射的分布方式及分布规律有关,结果通常不是唯一的.高端与低端的散射结果通常相差很大,但当粗糙金属球表面的粗糙度服从高斯分布时,高频端雷达散射截面的结果与低频端雷达散射截面的结果近似一致.     

角反射器在太赫兹波段的散射特性研究

太赫兹雷达散射特性的研究对于目标识别、跟踪以及截获有重要意义.设计了0.22 THz频率步进雷达散射截面(Radar Cross section,RCS)测量系统,提出了针对频率步进太赫兹雷达信号体制下,角反射器RCS的提取方法.采用实验与仿真相结合的方式,得到了单个角反射器和角反射器组在4°范围内的太赫兹雷达散射截面.结果表明,角反射器类目标的RCS实验测量结果与理论计算结果在误差范围内一致性较好,为进一步精确测量目标在太赫兹波段的散射特性奠定了研究基础.     

目标与背景的红外辐射特性仿真方法

基于红外辐射理论,综合考虑自身辐射、反射辐射、大气长波辐射等因素,研究了目标的红外辐射特性仿真方法,编制了目标红外辐射仿真软件。以某钢板为例,建立了目标的仿真计算模型,确定了目标表面的边界条件,计算了目标表面的温度场分布,将仿真计算与试验测量的钢板表面温度数据进行了对比,结果显示:仿真计算的平均误差在1.5 ℃以下,验证了仿真方法的正确性,并在此基础上仿真计算了不同时刻目标的红外辐射特征分布,证明了红外仿真方法的合理性,为车辆与复杂背景的红外仿真计算奠定了基础。     

不同地面背景下目标与背景红外辐射对比特性

目标与背景的红外辐射对比特性研究对于红外制导和红外隐身课题都具有十分重要的意义,在此对不同地面背景下的目标车辆与背景红外辐射对比特性进行研究。先引用了目标红外辐射特性的计算公式,再分析主要水泥地面和土壤地面两种不同背景不同的辐射求解方法。最后通过仿真实验,总结出随着温度上升不同地面背景下目标车辆与背景红外辐射对比特性的变化,得到水泥地面和土壤地面中,不同发射率目标隐身需要达到的温度,为今后的目标隐身提供了数据支持。     

脉冲前沿倾斜的光学整流THz辐射特性分析

光整流法是目前产生太赫兹(THz)辐射的重要方法之一。建立了采用脉冲前沿倾斜方法实现相位匹配条件的基于光整流法产生太赫兹辐射的转换效率理论模型,比较了脉冲前沿倾斜方式的不同倾斜角对THz辐射转换效率的影响,定量分析了光整流THz辐射转换效率的主要影响因素及其规律,并讨论了飞秒激光参数和晶体参数对THz辐射转换效率的影响。结果表明:脉冲前沿倾斜方式相位匹配条件中的倾斜角对THz辐射转换效率的影响非常大;THz辐射转换效率随着飞秒激光脉宽的增大呈现先增大后减小的规律,且随飞秒激光强度的增大而增大。此外,THz辐射转换效率不仅随着晶体吸收系数的增大而急剧减小,而且随着晶体厚度的增加呈现先逐渐增长,到达一定晶体厚度后,则几乎不随晶体厚度的增长而变化的规律。由此可见,在实际应用中,不仅要求采取措施尽可能满足位相匹配条件和减小晶体对THz辐射的吸收,而且还需要合理选取飞秒激光参数和非线性晶体参数。     

紫外波段大气背景与目标特性研究

基于太阳紫外辐射在大气中散射模式理论,对紫外波段大气传输与背景变化进行了分析.分析了紫外辐射在不同波段与高度下,大气水平与垂直两个方向的传输特性.分析了不同波段的大气背景变化,以及不同季节、地理位置、地表反射率和气溶胶类型对大气背景的影响.     

氧化钒薄膜太赫兹波段频率特性研究

利用直流对靶磁控溅射镀膜法,在Si衬底上制备出在太赫兹（THz）波段具有开关性能的氧化钒（VOx）薄膜。用X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）方法对VOx薄膜的组份和形貌进行表征。利用THz时域频谱系统（THz-TDS）对VOx薄膜的光致相变性能进行测试。实验表明,VOx薄膜在波长532 nm连续激光照...     

介质金属膜波导在G波段和4.3THz的传输特性

制作了具有不同介质膜厚度的大口径柔性介质金属膜波导,测试了金属膜波导和介质金属膜波导在G波段、4. 3 THz和中远红外等频段的传输特性.结果表明,波导的传输损耗在G波段随介质膜厚的增加而增加,孔径2. 6mm的金属膜波导在160 GHz传输损耗为2. 1 d B/m且在G波段波导的传输损耗对弯曲不敏感.在4. 3 THZ频点波导的传输损耗随介质膜厚的增加而减小,镀制介质膜可以大幅减小波导的传输损耗以及弯曲附加损耗,孔径3. 6mm介质膜厚为1. 2μm的介质金属膜波导的传输损耗为2. 84 d B/m.光斑能量则随介质膜厚的增加更加集中于低阶传输模式.     

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...