基于太赫兹片上系统微带线的设计与仿真

太赫兹片上系统是一种将太赫兹产生和探测装置以及波导传输装置集成在同一基片上的设计,应用于晶体材料的共振吸收以实现对太赫兹时域光谱的探测。太赫兹产生与探测装置都由光电导天线构成,波导传输装置由微带线构成。微带线是一种能够传输高频电磁波的波导结构,但相比于自由空间波导具有高损耗和散射特性。为了研究微带线的结构参数对太赫兹波传输损耗的影响,采用模拟仿真的方法,得出了传输损耗随着传输长度和频率的增加而增加,随着微带线金属层厚度与介质层厚度的增加而减少的规律,从而证明了传输损耗的减少能够通过合理设计微带线结构来实现。     

片上太赫兹天线集成器件LT-GaAs外延转移工艺

提供了一种实现片上太赫兹天线集成器件光电导开关材料低温GaAs(LT-GaAs)外延层的转移工艺,使用HNO_3-NH_4OH-H_2O-C_3H_8O_7·H_2O溶液-H_2O_2-HCl腐蚀体系化学湿法腐蚀分子束外延(MBE)生长的外延材料,Hall测试表明MBE生长的此外延材料电阻率在106Ω·cm量级.剥离半绝缘GaAs(SI-GaAs)衬底层与Al_(0.9)Ga_(0.1)As牺牲层得到1.5μm LT-GaAs与环烯烃聚合物(COP)键合的结构.原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、高倍显微镜形貌表征表明剥离后的结构表面平整光滑,表面粗糙度(RMS)为2.28 nm,EDAX能谱仪分析显示该结构中不含Al组分,满足光刻形成光电导开关的要求.     

飞秒等离子体间非线性作用对超高频电磁波影响的研究

主要研究了飞秒等离子间相互的非线性作用对超高频电磁波——太赫兹波产生的影响。国内外许多研究机构已经证实,在太赫兹波产生的过程中,等离子体间的相互非线性作用会对太赫兹波产生影响。笔者结合理论分析设计并搭建一种了双束等离子体重合产生太赫兹波的测试系统,研究发现等离子体间相互非线性作用时,会产生三阶非线性光学效应,等离子体的折射率和相位发生变化形成非均匀场导致了太赫兹波辐射能量的降低,并在实验测量研究中发现随着等离子体波长双束等离子波长的增加,等离子体密度增加,导致太赫兹波的辐射能量的降低现象更加明显,另外,等离子体功率越大,太赫兹波吸收越大。同时,研究发现等离子体周围惰性气体分子质量影响太赫兹降低程度,气体分子质量决定着飞秒激光聚焦空气电离出的等离子体所形成的电场强度,分子质量越高,所形成的电场强度越强,双束等离子体重合时对太赫兹波降低的辐值越大。这些为研究等离子体间非线性作用对太赫兹波的影响提供了更加全面的理论支撑,有助于推动太赫兹波技术在军事及民用领域的快速发展。     

锁相红外热成像技术在无损检测领域的应用

介绍了国外锁相红外热成像技术在无损检测领域的发展和现状，阐述锁相热成像技术的基本原理及其技术特点，介绍了一些在航空、航天及太阳电池板领域的典型应用实验。此技术作为一种新兴的手段，与超声C扫描和脉冲式热成像技术进行了比较。尤其对较大面积复合材料及近表面下缺陷深度的成功检测，表明该技术可以作为一种有效定量的检测手段。     

太赫兹频段基于NR迭代法的复介电常数提取

伴随着6G通信的发展,雷达遥感、检测成像等多个领域向太赫兹频段拓展,获取材料在该频段的介电常数显得愈发重要。本文基于NR迭代法提取了太赫兹频率下样品的复介电常数,分析了迭代法的初值选取对提取结果的影响。在325～500 GHz频段(Y频段)搭建了一套由矢量网络分析仪(VNA)、扩频模块和四抛物面镜组成的8f准光系统,实现散射参数S₂₁的自由空间测量。由电磁波传输模型推导出复介电常数与S₂₁之间的关系式,利用迭代法提取出了特氟龙(Teflon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)样品的复介电常数谱,与其他文献报道的结果一致,验证了系统和方法的有效性。     

基于液体对太赫兹脉冲进行高灵敏探测

由于液体（尤其是液态水）对太赫兹波的强吸收,以液体为介质的太赫兹波产生和探测长期以来被认为是无法实现的。本文综述了基于液体的太赫兹相干探测方法,此方法能在更低的探测激光能量下实现更高的探测灵敏度,可以解决目前基于固体和空气的探测方法遇到的探测频带受限、探测激光能量过高的问题。该探测方法的工作机理被归结为飞秒激光与太赫兹波在液体等离子体中的四波混频过程,因此太赫兹波与探测激光、产生的二次谐波间的场强、偏振具有简单的依赖关系,这使得此方法具有良好的稳定性,并可用于太赫兹波偏振敏感光谱的检测。液态水对太赫兹波的强吸收限制了检测灵敏度的进一步提高,可以利用其他液体或溶液替代纯水来降低太赫兹波的吸收,提高探测灵敏度,这对于该探测方法的进一步推广具有重要意义。     

液体产生太赫兹波的特性研究

最新的实验研究表明通过激光激发液体诱导等离子体可产生宽带太赫兹波,且液体作为太赫兹波辐射源具有独特的性质。液体具有与固体相当的物质密度,激光在一定区域内与分子的相互作用比气体多三个数量级;而与固体相比,液体的流动性使得每一个激光脉冲可与目标物液体靶的新区域相互作用。这些特性使得液体在高能量密度等离子体的研究中具有广阔的前景,甚至有可能成为下一代太赫兹波辐射源。本文全面综述了液体的流体状态和种类、激光入射位置和角度、脉冲持续时间以及脉冲能量等因素对产生太赫兹波的影响。     

基于飞秒激光的太赫兹时域光谱仪器及其工程化产业化开发

本项目属通用科学仪器设备开发,在已有研究成果基础上通过创造性的融合,完成太赫兹源、探测器等模块之间匹配结合,使光谱仪系统整机性能指标达到或超过国外同类先进产品的水平,形成太赫兹时域光谱仪的集成创新和产品竞争优势,由大恒公司进行工程化与产业化。该仪器以食品安全监测、药品分析、临床检测、油气分析等民生重大需求为应用示范,推广至材料无损检测、环境监测等更多领域。本项目将以太赫兹光电子学教育部重点实验室为依托,联合相关高校与研究机构构建一个太赫兹仪器研发基地。以大恒公司为依托,打造太赫兹仪器的工程化和产业化基地。该项目的实施将培养一支我国太赫兹仪器研发、工程化和产业化人才队伍。     

基于马尔可夫约束的被动式太赫兹图像复原

太赫兹(THz)波具有的许多独特性质,使其非常适合应用于对人体的安检成像,但是目前原始太赫兹图像的信噪比、对比度和分辨率都有待改善。为提高太赫兹安检图像的质量,研究提出一种基于马尔可夫随机场理论的被动式太赫兹图像复原算法。对原始图像进行去噪和增强的预处理之后,在贝叶斯分析的基础上增加马尔可夫约束项进行图像复原。通过改变迭代次数和正则化参数,得到了清晰度不同的处理结果,经主客观评价指标分析确定了最佳的参数。实验结果证明,本算法可以在被动式太赫兹图像的噪声滤除和边缘信息保持上取得较好的平衡,从而大幅提高太赫兹安检图像的目标分辨能力。     

太赫兹技术在安全领域中的应用

太赫兹波（THz）是频率介于毫米波与红外光之间的辐射,近年来,自由电子激光器与超快技术的发展,为THz提供了稳定的发射源,人们对THz波的研究越来越深入,对其在各领域尤其在公共安全方面的应用广泛关注.本文概要介绍了THz波的主要性质和产生原理,并从安全检测,毒品与爆炸物鉴别三方面介绍了THz波在安全方面的应用前景.