太赫兹金属弹簧波导的研究

为深入了解金属弹簧波导对太赫兹波的传输效果,对不同螺线间距金属弹簧的太赫兹波传输特性进行了实验研究。实验结果表明,对于线径0.8 mm、外直径12 mm、长14 cm的金属弹簧,在3.5/4.4 mm等较大的螺距下,弹簧波导反而能在较大的带宽下传导太赫兹波,并具有良好的偏振保持能力。3.5/4.4 mm螺距弹簧的太赫兹传输带宽均约为0.9 THz,且在其峰值频率处的传输损耗分别约为0.2 cm-1和0.27 cm-1。此外,金属弹簧能将太赫兹模式束缚在空气芯内传输,而非通过金属螺线导引传输。该研究结果对金属弹簧波导在太赫兹技术中的应用具有一定参考意义。     

基于超材料的太赫兹波辐射特性与增强研究

太赫兹波的产生与调控对太赫兹技术发展至关重要。超材料的可设计几何结构与特异共振响应为产生与调控太赫兹波提供了新的途径。但超材料产生太赫兹波辐射的转换效率较低仍然是一个亟待解决的问题。设计了一种由金属谐振环阵列和全介质硅开口谐振器组成的超材料。利用麦克斯韦方程联合表述电子运动的流体动力模型的自洽方程组,研究了该超材料的太赫兹波辐射与调控过程。研究发现,通过优化分裂谐振环的开口方向,超材料产生的太赫兹波振幅提高了1倍。此外,通过改变入射光偏振角及超材料的几何尺寸实现了太赫兹波振幅调控。这为基于超材料的,紧凑型和可调谐的太赫兹源提供了新途径。     

基于渡越-切伦科夫辐射原理太赫兹横向场频率特性的实验研究

基于渡越-切伦科夫辐射原理,单色飞秒激光脉冲聚焦到空气中形成等离子体进而辐射出径向偏振太赫兹波,径向偏振太赫兹波经过紧聚焦后在焦点处产生太赫兹波横向偏振分量。为了有效调控太赫兹横向分量的频率分布和振幅特性,首先,通过理论分析太赫兹横向场分量在外加电压下的分布规律,给出不同角度的外加电压对太赫兹横向场频率强度的影响。然后,采用对等离子体施加外部电场的方法,得到一个最佳的纵向电场角度产生高强度太赫兹横向偏振分量。对发展太赫兹波特性的基础研究以及太赫兹技术的应用具有重要的参考意义。     

激光拉丝形状对太赫兹能量空间分布影响的研究

为了明确太赫兹能量空间分布的影响因素,研究了激光拉丝形状对太赫兹能量空间分布的影响。采用柱面透镜替代传统球面透镜聚焦激光的方法改变激光拉丝的形状,产生一个片状的激光拉丝体,并采集该片状激光拉丝产生的太赫兹能量空间分布。研究结果表明,激光拉丝形状的改变不仅会引起太赫兹能量空间分布的改变,而且还会引起泵浦光偏振方向改变时使太赫兹能量空间分布发生改变。     

双色激光产生太赫兹辐射的调控机理研究

采用双色激光在气体介质中诱导产生太赫兹波的数值模拟方法,深入分析了各种激光参数对双色激光场产生太赫兹波的影响,目的是优化参数以实现太赫兹波辐射能量的最大化。模拟计算表明,双色激光的波长、相对相位、激光脉冲宽度等对瞬态电流和太赫兹能量都有调控作用,并且具有不同的规律性。此外,还通过分析激光电场、电子密度、光电流等相关因素,对双色激光场产生太赫兹波的物理机理进行了解释。该研究为在不同激光激发条件下提高太赫兹波辐射强度,提供了详尽的参数优化分析和理论支持,对后续大幅增强太赫兹辐射效率具有重要意义。     

一种提高太赫兹波成像分辨力的方法

成像分辨力低是影响太赫兹波成像系统在质检、安全和医疗领域应用的重要因素之一。用返波管（BWO）作为太赫兹波辐射源搭建了一个连续太赫兹波点扫描透射成像系统。采用扫描步长小于系统聚焦光斑尺寸的方式获得样品物体的太赫兹透射图像,并利用增量维纳滤波法对该图像进行复原获得了超过系统衍射极限分辨力的太赫兹图像。实验结果表明该方法可以有效提高太赫兹波成像的空间分辨力。     

气体密度调控激光拉丝太赫兹辐射机理

为研究气体密度对多色激光诱导空气等离子体拉丝辐射太赫兹波的调控作用,建立了由激光拉丝辐射太赫兹波的理论模型。该模型可描述太赫兹波的产生和随后的传输过程,基于该模型和仿真计算,研究了气体密度对太赫兹辐射的影响。结果表明,气体密度会影响激光拉丝的瞬时电流分布与太赫兹波的传播相位,进而影响激光拉丝的太赫兹辐射强度,使太赫兹辐射能量随气体密度的变化呈现非线性变化。该理论研究对激光拉丝物理过程的认知具有重要的参考意义。     

基于金属阵列等离子体共振增强的太赫兹光电导天线设计

针对传统太赫兹光电导天线输出功率较低的问题,设计了一种基于金属阵列等离子体共振增强的太赫兹光电导天线,以提高太赫兹光电导天线的输出功率。通过对电磁波和半导体的物理场进行了理论分析,并建立了太赫兹光电导天线模型,利用COMSOL多物理场有限元软件进行了仿真实验研究。仿真计算了金属阵列等离子体共振增强结构不同周期宽度与高度下半导体基底对800 nm激光的光吸收量,得到了一种优化的金属阵列等离子体共振增强结构,然后计算该结构的太赫兹光电导天线的光电流,同时仿真计算了传统太赫兹光电导天线的光电流。研究结果表明:设计得到的金属阵列等离子体共振增强太赫兹光电导天线比传统太赫兹光电导天线光电流增强了约20倍,为等离子体共振增强的太赫兹光电导天线提供了依据。     

管状波导−单壁碳纳米管太赫兹透射光谱研究

单壁碳纳米管是新一代透明导电材料,具有许多特殊的光学、电学和机械特性,在多种领域应用广泛。为此通过电弧法制备了单壁碳纳米管并进一步与有机玻璃（PMMA）管状波导集成,经实验和模拟研究了基于管状波导的单壁碳纳米管太赫兹透射光谱特性。研究结果表明,单壁碳纳米管可以使管状波导的太赫兹共振增强,可有效提高共振消光比,而石墨烯和炭黑对管状波导的太赫兹透射光谱几乎没有影响。     

一种太赫兹波导法兰定位销钉孔位置度的判定方法

在太赫兹系统中,波导传输线是最为常用的一种传输线形式。波导组件连接的装配精度,是影响波导组件电气性能和传输线传输功率损耗的关键因素。分析了现有方法应用于太赫兹波导法兰定位销钉孔位置度判定时,出现误差大、误判多等问题,提出了一种通过理想波导口与实际波导口的比对,进行太赫兹波导法兰定位销钉孔位置度判定的方法。     

Note: Coherent detection of terahertz radiation employing a continuous wave optical parametric source

The combination of an all-optical terahertz source with a photoconductive antenna to achieve coherent detection is presented. This approach aims to overcome the frequency limits introduced by optoelectronic terahertz sources commonly used. Here the Gaussian-shaped and linearly polarized terahertz waves are generated by a continuous wave optical parametric oscillator with a power of 3 μW at 1.4 THz. The infrared signal light of the optical parametric oscillator can be used to coherently detect the generated terahertz wave with a photoconductive antenna. As a proof-of-principle experiment we determine the thickness profile of a plastic lens using phase shifting interferometry.     

周期性结构的石墨烯对太赫兹波的吸收特性研究

针对在六角孔形周期性结构阵列铜网上生长而成的石墨烯,对其在太赫兹波段的吸收进行了研究与讨论。用太赫兹时域光谱耦合系统对石墨烯样品进行检测,检测结果表明,在0.7~1.4THz范围内,因石墨烯样品含有的杂质增强了对太赫兹波的吸收,进而增大了整体的吸收率,所以片状石墨烯样品的吸收率约为4%,比以往文献中记载的2.3%高。因部分太赫兹波被石墨烯周期性结构形成的等离子带吸收,还有少部分太赫兹波被周期性结构干涉和散射,周期性结构石墨烯的吸收率增大了约1.5倍。     

太赫兹可调谐滤波器设计

为了实现太赫兹信号的可调谐滤波,设计了一种基于柔性材料的太赫兹可调谐滤波器。通过扭曲特氟龙（Teflon）波导形成环型谐振器,实现了160～200 GHz频段的带阻滤波功能。改变谐振腔长可实现自由频谱范围（FSR）和滤波频点的调谐,实验测试了自由频谱范围在1.9 GHz和2.8 GHz间切换以及相应的滤波特性。研究表明,谐振腔长一定时,改变弯曲半径可实现滤波阻带抑制度的调节,柔性材料太赫兹环型谐振器可用于可调谐滤波,且具有较高的自由度。     

基于法布里-珀罗干涉仪的太赫兹波波长测试方法

太赫兹波波长的测量在其科研和实际应用中显得日益迫切和重要。阐述了由两个平行的金属网栅构成的Fabry-Perot(F-P)干涉仪测量太赫兹波波长的原理和方法,对金属网栅的参数设计原则进行了论述,从理论上分析了此方法的可行性,并根据此原理推出了计算太赫兹波线宽的公式。设计制作了测量92.9μm赫兹波的金属网栅。为太赫兹波波长测量和谱线线宽估算提供了理论参考。     

基于单层超表面的双频太赫兹波线偏振变圆偏振转换器

提出了一种基于单层超表面的双频太赫兹波线偏振变圆偏振转换器。该偏振转换器采用两个不同尺寸的十字型金属缝阵列结构形成两个线偏振变圆偏振转换频点,从而实现双频的太赫兹波线偏振变圆偏振转换。计算结果表明,设计的偏振转换器能在0.760THz和1.068THz将一束线偏振太赫兹波转换为圆偏振太赫兹波。该双频的线偏振变圆偏振转换器仅由单层的超表面组成,结构简单易于制备,因而为操控电磁波和设计新颖的太赫兹波器件提供了参照。