太赫兹时域脉冲成像的三维重建

太赫兹(Terahertz)脉冲成像技术是太赫兹科学与技术中的重要应用领域。飞秒激光的发展使得光导天线成为稳定、可靠的太赫兹脉冲辐射源,为太赫兹成像技术奠定了较好的基础。该文基于Matlab软件,以太赫兹时域脉冲三维成像算法及应用为中心,研究太赫兹脉冲扫描成像数据处理算法,通过对太赫兹反射成像时域脉冲波形的特定参数和峰位时间延迟进行处理,尝试实现三维成像;同时利用Matlab的GUI界面设计太赫兹脉冲成像数据分析平台,对实验数据进行分析验证。     

利用飞秒激光脉冲整形进行太赫兹波整形

产生太赫兹的一般方法是用超短激光脉冲照射光导天线或半导体材料,产生的太赫兹脉冲形状一般比较复杂.如果要将太赫兹辐射应用于通讯,或者分子反应动力学过程的相关控制,需要能够产生任意形状的太赫兹脉冲.介绍了利用激光脉冲整形对太赫兹波整形的原理和实验研究进展,通过对激发太赫兹辐射的飞秒激光脉冲整形,可以实现对太赫兹波形的控制.控制激励脉冲序列的脉冲间隔可以改变太赫兹脉冲系列的相位关系,调制激光脉冲强度可以产生相应的二进制太赫兹脉冲编码,用周期可变的相位掩模板对飞秒激光脉冲整形实现可调谐窄带太赫兹辐射.     

铁铂膜厚度对Fe/Pt异质结构太赫兹辐射的影响

本文通过飞秒脉冲激光和铁铂异质结构的相互作用产生太赫兹(Terahertz,THz)脉冲,并利用时序太赫兹的测量方法,研究了太赫兹光在金属薄膜中的传播规律.太赫兹光在铁(Fe)膜和铂(Pt)膜中都以指数形式衰减,但是与金属体材料传播介质及适用于体材料的Drude模型相比,2~10 nm厚的铁、铂薄膜对太赫兹光的衰减系数明显增加.其原因可能是由于超薄薄膜中电子在膜厚方向的运动受限,而膜平面内的自由程增加,导致在膜平面内电场的衰减长度变小.该现象在近红外的飞秒脉冲光中同样存在.     

杀菌剂类农药的太赫兹光谱分类万法

提出一种新的针对杀菌剂类农药太赫兹光谱的分类方法,即用小波包变换来对杀菌剂太赫兹光谱进行特征提取,然后用欧式距离法对4种农药进行分类.太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是一种由超快激光技术快速发展起来的无损检测技术,利用太赫兹时域光谱系统对4种杀菌剂,即福美铁、多菌灵、克菌丹、噻菌灵进行了检测,得到了4种药品的太赫兹时域光谱.用小波包对农药时域光谱进行分解,计算小波包能量谱,并把能量谱作为聚类分析的特征向量,用欧式距离法对杀菌剂太赫兹光谱进行分类,实验结果表明,该方法可以有效地对杀菌剂进行分类.     

狭窄光学共振的飞秒脉冲激光稳频性研究

稳频的连续飞秒脉冲激光器以狭窄的光学共振作为水准基点，这种激光器具有稳定频率成分的宽带光谱和大功率的超短脉冲，能够有效的快速转变频率。在本文中可以看出这种双光子吸收共振使氢原子1S-2S能级之间跃迁的钛宝石激光器稳频飞秒脉冲振荡机制。     

黄曲霉毒素B1溶液的太赫兹时域光谱分析

黄曲霉毒素的物理检测是目前国内外食品安全检测的一个研究热点。针对近红外和传感器方法检测精度差的问题,采用太赫兹时域光谱技术,研究了黄曲霉毒素B1溶液对太赫兹波的响应。首先根据B1溶液在不同频率范围内的光学参数(主要是折射率和吸收系数)的不同,对B1溶液的太赫兹光谱进行定性分析;再利用最小二乘支持向量机对其进行定量分析。实验和分析结果表明,利用太赫兹时域光谱技术能够对黄曲霉毒素B1溶液的不同浓度进行精确识别,为以后建立黄曲霉毒素太赫兹谱库和快速检测食品中的黄曲霉毒素提供了理论依据。     

由对碰脉冲锁模激光器获得18fs光脉冲

中山大学物理学系林位株、莫党等最近成功地由对碰脉冲锁模环型染料激光器(简称CPM)直接获得18fs(18×10~(-15)s)激光脉冲.据了解,这是目前世界上由此类激光器直接产生的最短光脉冲.该CPM 激光器是一个改进型的六镜四棱镜系统.与典型的CPM 系统比较,它采用了新的谐振腔设计和较短焦距的泵浦聚焦镜,使该系统具有较低的连续波泵浦阈值和较宽的频带.该激光器输出的飞秒脉冲宽度由计算机控制的精密     

地沟油的Terahertz波谱检测方法初探

利用Terahertz(THz,太赫兹)波谱技术测量了两种地沟油(反复烹炸过的大豆油和花生油)及其对照用的植物油(未使用过的大豆油和花生油)在(0—3.0)THz范围内的时域谱和频域吸收谱,并通过实验得到两组油的折射率、吸收系数等重要光学参数。采用太赫兹时域光谱分析技术(THz-TDS)对波谱进行显示和分析,分析结果表明两组油中反复烹炸过的油和未使用过的油在此波段的波谱和光学特性显著不同,并且会随着频率的增加而变化,表明经过高温的植物油可以通过这种方法与相应的未使用过的植物油进行鉴别,这为利用太赫兹波谱技术检测地沟油提供了重要的理论依据。     

太赫兹快速成像技术研究进展

太赫兹(terahertz,THz)成像技术有广泛的应用前景,但受现有太赫兹辐射源限制,传统太赫兹成像技术采用点扫描探测方式,导致图像采集时间过长,限制了该技术的进一步发展和应用.为了提高太赫兹成像速度,近几年提出了许多技术方案.简要介绍了传统的点扫描太赫兹成像技术,分析了影响太赫兹成像速度的原因,综述了包括快速扫描成像、太赫兹单像素成像、太赫兹波电光调制二维成像、二维太赫兹波探测器阵列(太赫兹相机)直接成像等太赫兹成像技术及其优缺点.     

基于THz-TDS技术的钢板锈蚀厚度的无损检测

针对现有无损检测技术对钢板材料早期锈蚀厚度难以实现精确检测的问题,基于非接触无损的太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,利用太赫兹（THz）波对非极性材料的透射性及对极性金属材料的反射性,测定了锈蚀产物的光学参数信息和钢板的锈蚀层厚度. 试验结果表明,在有效频率0.2~1.6 THz范围内,锈蚀产物的折射率近似为2.8. 反射THz信号的第一相对幅值与样品的锈蚀时间呈对数函数关系,且与锈蚀时间的倒数呈线性关系. 试验结果还表明,钢板样品锈蚀层厚度随锈蚀时间的增加呈线性递增关系,且利用THz技术测定的厚度值准确率达到90%以上. 从而证明了非接触式THz-TDS技术对钢板锈蚀厚度检测的可行性和精确性.     

An investigation on terahertz response in electro-optic crystals excited at 1.03 lm wavelength

We theoretically investigate terahertz(THz)emission and detection from h110i-oriented electro-optic(EO) crystals adapted for Yb-doped femtosecond pulse laser.According to the principles of phase-matching condition, the dispersion relation between optical velocity and THz pulse,THz absorption spectra, and coherence lengths of CdTe, GaP,and GaAs crystals below the phonon resonant frequency are calculated correspondingly. The optical rectification and EO sampling process of above crystals with the same thickness of0.1 mm are simulated. As a consequence, we found that the optimal emission frequency of CdTe is at 2.65 THz, however,it reaches 6.56 THz of GaAs and 4.77 THz of GaP. With the help of frequency response function, the calculated cut-off frequency of CdTe is only 3.45 THz, while GaAs and GaP achieve 7.15 and 6.37 THz correspondingly. Finally, the EO sampling sensitivity of GaAs is higher than CdTe and GaP when the crystal's thickness exceeds 1.58 mm. The strong THz absorption of CdTe saturates distinctly the EO sampling sensitivity with its thickness increasing.     

An investigation on terahertz response in electro-optic crystals excited at 1.03 μm wavelength

We theoretically investigate terahertz （THz） emission and detection from （ll0）-oriented electro-optic （EO） crystals adapted for Yb-doped femtosecond pulse laser. According to the principles of phase-matching condition, the dispersion relation between optical velocity and THz pulse, THz absorption spectra, and coherence lengths of CdTe, GaP, and GaAs crystals below the phonon resonant frequency are calculated correspondingly. The optical rectification and EO sampling process of above crystals with the same thickness of 0.1 mm are simulated. As a consequence, we found that the optimal emission frequency of CdTe is at 2.65 THz, however, it reaches 6.56 THz of GaAs and 4.77 THz of GaP. With the help of frequency response function, the calculated cut-off frequency of CdTe is only 3.45 THz, while GaAs and GaP achieve 7.15 and 6.37 THz correspondingly. Finally, the EO sampling sensitivity of GaAs is higher than CdTe and GaP when the crystal＇s thickness exceeds 1.58 mm. The strong THz absorption of CdTe saturates distinctly the EO sampling sensitivity with its thickness increasing.     

植物生长调节剂的太赫兹光谱检测与分析

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对五种植物生长调节剂在室温环境下的THz光谱进行测定,提取了五种植物生长调节剂在THz波段的折射率和吸收系数.利用Gaussian03软件分别对五种样品的单分子模型进行了吸收模拟,实验结果和模拟结果可以较好的对应.验证了THz-TDS在植物生长调节剂残留检测领域的可行性.     

基于太赫兹时域光谱技术的地沟油检测与识别

油脂大分子的振动和转动频率均处在太赫兹波段,与太赫兹波相互作用可产生共振反应,因此太赫兹时域光谱技术（THz TDS）可以快速灵敏地实现正规油和地沟油的检测与识别。通过对正规油（全新采购）、类地沟油（煎炸处理）和地沟油（回收处理）在0.3~1.6 THz波段的时域和频域光谱进行对比,并分析其延迟时间、折射率、吸收系数和吸收峰等光学参数的差异,提取了地沟油的太赫兹光谱的特征信息,为地沟油的检测与识别提供了实验依据和有效方法。结果表明,利用光谱特征信息和地沟油特有官能团信息,太赫兹时域光谱技术可有效区分正规油与地沟油。     

汽油的太赫兹时域光谱特性研究

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了不同型号汽油在0.28-2.1THz波段的光学性质,采用快速傅里叶变换得到样品的吸收谱和折射率谱.同时,运用傅里叶变换红外光谱装置测定了样品的中红外吸收谱.比较两种实验结果可知,不同型号汽油在太赫兹波段有明显的峰位位移和相对峰强改变,且吸收谱带展宽,说明样品在太赫兹波段比在中红外波段更具有吸收活性.太赫兹技术可作为中红外等光谱技术的互补手段,研究汽油组成的特性及鉴别其结构的细微变化等.     

苯丙氨酸的太赫兹光谱测试与理论研究

采用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,在室温氮气环境下对固态苯丙氨酸进行了光谱测试,获得了样品在THz波段的特征吸收谱,发现苯丙氨酸样品在有效光谱范围（0.2～2.2 THz）内有两个明显的特征吸收峰,分别位于1.23和1.99THz处.用从头算理论,在HF/6-31G水平下对苯丙氨酸分子进行结构优化和频率计算,得到了样品在0.1～10 THz的振动频谱.在有效光谱范围内,理论计算结果与实验相互对应且符合较好,同时根据计算结果对实验中特征吸收的振动模式进行了指认.     

基于THz时域光谱技术的水果杀菌剂农药检测与鉴别

利用太赫兹时域光谱技术对3种水果样品及其与杀菌剂农药混合的样品分别进行THz光谱测试,获得它们在0.2~1.5 THz波段的THz时域数据,计算它们的折射率和吸收系数谱。提取其特征THz吸收光谱,分析水果与噻菌灵样品在不同农药含量条件下吸收系数的变化规律。结果表明:THz吸收谱中吸收峰的位置和幅值随样品种类和含量不同存在差别;为提高光谱的区分度,将3种水果样品的THz吸收光谱的一阶导数作为分类特征数据,用主成分方法(Principal Component Analysis,PCA)进行鉴别,样品类别鉴别正确率可达100%。     

太赫兹场作用下的GaAs双量子阱的光吸收分析

用密度矩阵理论分析了在超快脉冲及太赫兹场作用下GaAs量子阱和双量子阱的光吸收谱.分析表明：在直流和太赫兹场作用下,由于量子约束斯塔克效应,光吸收谱呈现出多个激子吸收峰.改变太赫兹的强度和频率,吸收谱出现恶歇分裂,并产生边带,这些分裂主要来源于太赫兹作用下激子的非线性效应.