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.     

超短超强激光脉冲驱动等离子体波加速电子方案以及最新研究进展

随着超短超强脉冲激光技术的发展，人们可以在台面尺度获得光强超过10¹⁸W·cm^-2、脉宽小于100fs的超短脉冲激光.这种超短脉冲激光很容易把初始静止的电子加速到相对论能量.而更重要的是超短激光脉冲可以通过其有质动力激发大振幅的等离子体波（称为激光尾波场），把电子加速到更高的能量.其加速梯度可达到100GeV·m^-1，即在1mm的空间尺度把等离子体电子加速到100MeV.国际上4个实验室在2004年报道通过激光尾波场加速获得能量单色性以及方向性极好的电子束，使人们看到了激光尾波场加速电子的实际应用前景.文中简要介绍等离子体中激光尾波场加速电子的物理机制和方案、及该领域的最新进展和展望.     

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。     

太赫兹时域脉冲层析成像的Matlab实现

该文在透射和反射成像模式下,实现对物体二维成像的关键算法和技术研究。根据太赫兹成像仪采集到的时域太赫兹信号,利用Matlab编程实现二维成像的关键算法,实现对原有功能的补充、完善和扩展。在实际的复杂应用中,对复杂样品进行成像实验,并用所实现的层析成像技术进行图像重现,与实物进行对比,验证程序的正确性和实用性。     

太赫兹等离子体激元增强传感研究进展

太赫兹作为一个大多数有机分子和生物大分子的振动和转动频率所在位置,已引起全社会的高度关注.近年来,随着太赫兹源和探测技术的不断发展更新,使得获取稳定的宽带太赫兹脉冲源成为一种常规技术.然而,相比于太赫兹波波长,由于分子的吸收截面非常小,导致微弱的相互作用,很难根据太赫兹特征光谱的变化对物质进行种类判定或定量分析的传感检测.如何增强太赫兹光谱技术的传感灵敏度,快速便捷地实现微量样品的检测,是太赫兹传感亟待解决的现实问题.电磁超表面凭借其独特的共振电场增强效应为解决这一问题提供了很好的解决方案.太赫兹等离子体激元增强传感研究自2000年起其发展已有了长足的进步,多种基于不同电磁超表面的太赫兹增强传感创新技术与方法被相继提出.本研究重点介绍这些针对太赫兹传感增强提出的表面等离子体共振传感器的最新研究进展,并详细指出它们的优势和不足.在此基础上总结了太赫兹增强传感的研究工作,并对其未来的发展方向进行展望.     

等离子体界面附近短脉冲激光场中运动电子的能量增益

分析了等离子体界面附近短脉冲激光场中等离子体的集体效应和运动电子的辐射效应。导出了运动电子被激光弹推出光场时的能量增益。     

激光低温等离子体电子量子基态

本文利用量子统计理论中的 Wigner 矩阵方法对激光低温等离子体电子量子基态能量进行了计算,得到了量子基态能量的分析表达式。结果指出:因长程库仑相互作用而导致基态结构变化,同位相振动的电子是形成量子基态的主要原因,并指出激光等离子体中激光场和粒子相干振动对集团性离子反应的重要作用。     

太赫兹波斜入射高温磁化等离子体的解析法研究

采用解析法研究了太赫兹波斜入射到高温磁化等离子体中的传输特性,结果与Wentzel-Kramers-Brillouin(WKB)法及散射矩阵法所得一致,左旋极化(LCP)波比右旋极化(RCP)波穿透性更强,但在低频段RCP波的透射比LCP波更为复杂.系统研究了外加磁场、电子温度、电子密度、碰撞频率、入射角、等离子体厚度...     

太赫兹技术与在太赫兹波段的超光速研究

首先综述了太赫兹电磁辐射的性质和特点、太赫兹电磁辐射的产生和探测、以及太赫兹技术的应用。文章重点介绍了太赫兹波段的超光速研究进展，这里以介绍英国Strathclyde大学Klaas Wynne等人的若干实验结果为主。     

基于纳米复合材料的太赫兹滤波器研究

为了克服高阻硅片过低的太赫兹透过率和激光阈值,通过放电等离子体烧结(SPS)工艺制备了一种新型纳米复合材料,可以作为透过太赫兹波、隔离飞秒激光的高效太赫兹滤波器件.器件整体设计原理主要基于瑞利散射,粒径100nm左右的纳米颗粒可以选择性地使太赫兹波高效透过,透过率最多达90%,远超高阻硅片50%的透过率,并且可以散射掉大部分波长为800nm的高能激光.器件由太赫兹频段吸收率很低的金刚石纳米颗粒和真空球磨得到的高阻硅颗粒组成,金刚石的高熔点提高了激光阈值,疏松多孔的结构进一步减少了太赫兹波段菲涅尔反射损失,器件整体性能优异.     

基于CMOS晶体管的太赫兹探测器研究进展

随着太赫兹波的广泛应用,太赫兹探测技术成为研究的热点,探测器件主要以肖特基二极管,量子阱二极管,CMOS晶体管为主,CMOS晶体管探测器件具有响应度高,信噪比好,等效功率高等优点.首先介绍了太赫兹探测器的技术指标,接着从结构及材料两方面对近年来CMOS晶体管的改进方案进行了综述对比,最后介绍了太赫兹探测器的应用并对应用前景及未来发展方向进行了展望.     

基于太赫兹波分选煤矸的探究

常规的煤和煤矸石分选方法如湿法分选、γ射线识别、X射线识别等无法兼顾安全简单、快速、高效率的问题,本实验选用频率高、灵敏度高、非接触无损的太赫兹检测技术对煤和煤矸石进行检测.结果显示,在0.2～0.8 THz频谱范围内煤和煤矸石的折射率有明显差别,煤的折射率在1.87附近,煤矸石的折射率在2.25附近;煤矸石的THz透...     

基于压缩传感的单点太赫兹成像

太赫兹（Terahertz,1THz=1012Hz）波通常是指频率在0．1THz-10THz（波长在3mm-30urn）范围内的电磁辐射．随着THz相关技术的发展,THz成像技术在更多领域将显示其更大的实用价值．在本文中,我们对物体进行单点THz成像,此系统的核心是一个单像素探测器和一系列随机掩膜板．成像的方式是基于压缩传感理论（cs）．此理论主要包括信号稀疏表示,编码测量和重建算法三部分．其核心思想是将压缩与采样合并进行,首先采集图像的非自适应线性投影（测量值）,然后根据相应重构算法由测量值重构原始图像．此系统通过测量图像和单一掩膜板的内积来得到单-THz强度值,最后得到一系列与掩膜板数目相同的测量值．CS理论可以从比N2少得多的测量值中来重建一幅NxN的图像,从而缩短成像时间,这种单点成像系统消除了对物体或THz波束进行光栅扫描的必要,不但提高了成像速度,而且保持了单像素探测的高灵敏度．我们利用连续THz波源一返波振荡器来进行实验并得到了初步实验结果．     

太赫兹技术与在太赫兹波段的超光速研究

首先综述了太赫兹电磁辐射的性质和特点、太赫兹电磁辐射的产生和探测、以及太赫兹技术的应用.文章重点介绍了太赫兹波段的超光速研究进展,这里以介绍英国Strathclyde大学Klaas Wynne等人的若干实验结果为主.     

激光驱动的等离子体波：新型冲浪

剑桥大学卡文迪什实验室有一个小型博物馆,收藏了诺贝尔奖得主揭开原子和原子核奥秘所使用的仪器装置。这些装置显著的特点就是小尺度。查德威克(Chadwick)发现原子核的实验装置、威尔逊(Wilson)云室以及第一批阴极射线管都各自被用单手举起来。这与正在日内瓦建造中的耗资80亿美元、周长27km的大型强子对撞机(LHC)形成鲜明的对比。半个世纪以来,巨大的加速器     

临近空间等离子体鞘套对太赫兹波传播特性分析

针对高超声速飞行器在临近空间巡航时出现的通信"黑障"问题,根据RAM C提供的飞行试验数据,建立一维等离子体鞘套模型,通过数值计算分析了等离子体与太赫兹波的相互作用机理,并从等离子体厚度、等离子体电子密度、等离子体碰撞频率和太赫兹波入射角等条件得到了太赫兹波在等离子体鞘套中的传输特性曲线。仿真结果表明:把太赫兹波段作为临近空间平台通信,有利于解决"黑障"问题,其中在大气窗口0.22THz处的衰减均在30dB以下。此论证结果可为临近空间平台设计的高超声速飞行器选用通信频段时提供参考。     

基于回波模拟器的窄脉冲低震荡激光驱动设计

脉冲激光驱动电路的震荡会引起回波模拟的多目标、 虚景和半导体激光器损坏等问题。 针对这类问题, 从 RLC放电回路理论出发, 推导电流方程, 运用极值原理, 提出量化抑制震荡的方法。 根据实际某火控性能要 求, 运用所推公式确立了关键参数。 最后利用 MPSL01 型雪崩三极管作为高速开关器件设计电路, 获得了峰值电 流1 A, 脉宽23.2 ns 的窄脉冲电流, 且反向电流几乎为零。 采用 C86119E 型1 064 nm 半导体脉冲激光器作为光 源, 构成回波模拟器发射系统。 利用该单兵火控进行实际检测的结果表明, 驱动器性能稳定, 满足设计要求。     

脉冲放电等离子体电子激发温度发射光谱诊断

利用微量Ar的发射光谱,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体特性进行了实验研究.在对所得Ar原子荧光谱线归属的基础上,分别采用谱线相对荧光强度比值法,玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法3种计算方法,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体电子激发温度进行分析比较.结果表明:采用玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法计算得到的电子激发温度非常接近,分别为(7 474±500)K和(7 480±500)K,说明本研究所涉及的脉冲流光放电等离子体至少接近局部热平衡.     

斜入射激光脉冲与稠密等离子体相互作用产生的阿秒脉冲

利用一维粒子模拟程序研究和比较了斜入射和垂直入射激光脉冲与稠密等离子体相互作用得到的阿秒脉冲以及激光强度对阿秒脉冲转换比率的影响.同样参数下,斜入射的阿秒脉冲转换比率明显高于垂直入射的情况,滤波后得到的阿秒脉冲振幅比较大,而脉冲串中阿秒脉冲的个数则是垂直入射时的一半.根据振荡镜面模型对两种情况进行了分析,由镜面振荡方程可以对结果给出解释.保持等离子体密度不变,增大入射激光强度时,随着滤波次数的增加,斜入射与垂直入射的阿秒脉冲的转换比率逐渐趋于相同.300次以上高通滤波后我们得到了处于X射线范围的阿秒脉冲.     

脉冲激光烧蚀过程中等离子体屏蔽的形成

脉冲激光烧蚀技术被广泛应用于诸多领域,特别是在微电子/光电子器件、纳米材料制备以及新型元器件制备等领域有着重要的地位,并具有很大的发展潜力。对脉冲激光烧蚀过程中等离子体屏蔽现象的分析将有利于激光烧蚀技术的进一步发展。本文建立了一维半导体Ge激光烧蚀模型,对紫外激光烧蚀半导体Ge的过程进行了模拟,并对等离子体屏蔽现象前后蒸汽的数密度、速度和温度的时空演化进行分析,观察到冲击波形成过程,并发现蒸汽密度,温度,速度的爆发不是同时的。