基于石墨烯和超表面的EIT-Like太赫兹调制器

设计一种基于石墨烯与超表面相结合的类电磁诱导透明(EIT-Like)太赫兹主动调制器。研究结果表明：当石墨烯的费米能级从0.1 eV增加到0.9 eV时,透射振幅呈现下降趋势,并且出现红移现象,最后趋于平缓;同时,实现太赫兹波透射振幅调制深度达到301.6%,调制频率为70 GHz。该设计为太赫兹调制器提供了一种新途径,在太赫兹通信等领域具有潜在的应用前景。     

双色激光激励对空气中太赫兹辐射增强的研究

利用光电流模型模拟研究在泵浦光中引入400nm倍频光对空气中太赫兹辐射的增强情况,其中空气中氮气离化过程考虑到二阶离化,同时考虑电子在运动过程中与周围离子、分子的碰撞。结果表明,400nm激光的引入打破了原激光电场的对称性,导致了光电流中漂移成分的产生,大大增强了最后的太赫兹波输出强度。     

堆叠多层石墨烯的太赫兹电导研究

单层石墨烯具有可调的太赫兹电导,有望应用于制作新型太赫兹器件,然而这种调谐的变化范围有限,通过多层石墨烯的堆叠可以拓展石墨烯太赫兹器件的性能上限。本文通过太赫兹时域光谱研究了石英衬底上不同层数堆叠的石墨烯的太赫兹透过特性,并使用Drude模型以及菲涅尔定律对实验结果进行了理论模拟。实验数据与理论结果的匹配表明:随机堆叠的多层石墨烯在太赫兹波段可以看作没有电子耦合的多个单层石墨烯,其太赫兹电导具有更宽的调谐范围,同时化学掺杂可以进一步提高材料的载流子浓度,从而获得更高的太赫兹电导。     

低能段的光学渡越辐射

光学渡越辐射（ＯＴＲ）作为中高能段束流诊断方法，已被广泛地研究。低能ＯＴＲ的分布不像高能时那样集中于反射方向附近一个极小的角度内，而是在沿反射方向的很大的立体角内分布，且斜入射时强度分布极不对称。这使低能ＯＴＲ 的实验装置与高能时有些不同。为此，从Ｍａｘｗ ｅｌｌ＇ｓ 方程组出发详细推导了电子斜入射时适用于各能段的光学渡越辐射光强的空间分布公式。以此为基础建立了实验装置，并利用ＣＣＤ摄像机得到了４ ＭｅＶ 电子束流的ＯＴＲ光斑，为进一步的研究打下基础     

矢量匹配法研究石墨烯太赫兹频段色散特性

新型碳基纳米材料石墨烯的电磁参数在太赫兹频段表现出明显的色散特性,不利于时域积分方程方法等瞬态电磁的仿真.针对该问题,首先运用Kubo公式定义石墨烯太赫兹频段的表面电导率和阻抗,然后采用矢量匹配法准确拟合,获得表面电导率和阻抗展开式的极点和留数,最后对石墨烯频域表面阻抗的极点-留数展开式进行逆傅里叶变换得到时域积分方程方法所需要的时域表面阻抗.仿真结果验证了该方法的正确性和可行性.     

基于有机DAST晶体产生太赫兹辐射的研究进展

在介绍基于DAST晶体产生THz辐射的原理和方法的基础上,综合分析了光学差频法和光整流法的特点与优势,对THz辐射性能进行了对比分析,发现通过光学差频法可以在理论上产生可调谐窄带THz波(调谐范围20THz)的输出,但是转换效率和辐射能量都比较低;通过光学整流法可以产生超快宽带THz脉冲的输出,其转换效率高,但不能获取单一频率的THz波。     

基于光电流模型的液体介质太赫兹辐射的理论研究

目的 超快激光作用液体介质相较于与气态、固态介质可产生更高能量的太赫兹波,相关研究工作在实验方面已相对完善,而理论方面缺少完整解释过程,运用逐步建立瞬态光电流模型的进程详尽论述其物理机制,并通过此模型研究水、丙酮等4种溶液在不同参数条件下对太赫兹的转化效率。方法 以水分子为例,在传统光电流模型的基础上,基于其电离原理构建三能级系统,通过水分子电离势确定电离弛豫时间,并联立分子驰豫时间与三阶非线性极化率来确定水分子电离率及电流强度,进而构建完整的液态溶液瞬态光电流模型,并运用该模型在两束800 nm高斯光场下,研究了在水与丙酮等4种液体中不同激光参数对太赫兹辐射能量的影响。结果 电场强度越强,导致的分子电离率越高,对应的太赫兹转换效率也越高,并且在特定的激光强度下,最强太赫兹辐射能量对应一个最佳脉宽及脉冲延迟,处于亚皮秒量级,此外,进一步对比了水和丙酮溶液中,太赫兹辐射的能量差异和时频谱特征,结果表明丙酮辐射产率始终最高。结论 在液体介质中,太赫兹辐射的能量受介质电离势、吸收系数、分子密度等多方面影响,这也同样说明和验证了丙酮综合性能参数优于水、重水和乙醇。利用光电流模型研究不同液态中太...     

基于二氧化钒的可调双宽带太赫兹超材料吸收器

基于VO₂的相变特性提出一种具有双宽带特性的太赫兹超材料吸收器,包括对角放置的VO₂图案层、电介质层以及金反射层共3层结构。对吸收器的结构建模、吸收效果及吸收特性等进行了仿真分析,仿真结果表明,所设计吸收器吸收率大于90%的两个带宽分别为0.73 THz和0.6 THz。在通过热控制诱导VO₂从绝缘态到金属态的相变过程中,吸收率分别在31%～93.1%和30%～95.2%之间实现连续可调。另外,通过研究不同偏振角及入射角下所设计超材料吸收器的吸收性能发现,该吸收器具有偏振无关、偏振不敏感以及大入射角吸收特性。所设计吸收器有望在如太赫兹通信、成像和探测器等利用太赫兹波段领域得到广泛应用。     

太赫兹技术的研究和展望

太赫兹(THz)波是指频率在0.1—10THz(波长为3 000—30μm)范围内的电磁波,它在电磁波谱中占有很特殊的位置,处于电子学向光子学的过渡区域.THz辐射具有很多优越的特性,具有重要的学术价值和应用价值.本文介绍了太赫兹探测技术的研究与发展概况,简要阐述了太赫兹波的探测方法、主要特点、重要的学术应用价值和主要产品,并综述了国内外在太赫兹波领域的研究进展,对未来的发展与应用进行了乐观的展望.     

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.     

GaP晶体辐射太赫兹波物理机制的理论研究

基于耦合场量子的角度研究GaP晶体辐射太赫兹波的物理机制,报道了一种分析非线性光学晶体产生太赫兹波的方法。GaP晶体产生太赫兹波的物理基础在于它的耦合场量子色散曲线。采用了密度泛函理论,并结合耦合量子色散关系,得到GaP晶体的耦合场量子色散曲线。当散射角为2°~11°时,色散曲线的一部分落在太赫兹频段（2.5~9.1THz）,表明了GaP晶体在理论上能够辐射出频率范围为2.5~9.1THz的宽带太赫兹电磁波。     

超热电子渡越辐射与高能质子发射的比较研究

在超短超强激光-固体靶相互作用过程中,通过对超热电子输运产生的渡越辐射光斑与高能质子发射的空间分布图案进行比较,渡越辐射光斑与高能质子发射的空间分布图案非常相似,都呈圆盘状．通过对渡越辐射光强随靶厚度的关系曲线、超热电子输运能量沉积随靶厚度的关系曲线以及文献中已有的高能质子能量随靶厚度的关系曲线进行比较,3条曲线的形状也非常相似,都在10μm靶厚度处存在转折点．分析表明,超热电子输运产生的渡越辐射与高能质子发射存在一定的内在联系,而这个联系就是超热电子输运而产生的静电场。     

利用相干渡越辐射测量自由电子激光的群聚

探讨了利用相干渡越辐射(CTR)来测量自由电子激光(FEL)群聚电子束的测量方法。根据相干渡越辐射(CTR)的特性,结合FEL中电子束群聚的特点,建立了理论模型。利用CAEP光阴极RF腔注入器、30 M eV射频加速器产生的30 M eV电子束及相应的FEL装置进行了实验验证。结果表明:群聚后电子束渡越辐射的强度大大高于非群聚电子束的辐射强度,而且辐射角也很小,反映了该辐射的相干性,由此可以给出电子束的群聚效果。     

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.     

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。     

太赫兹科学技术的研究和应用新进展

太赫兹波技术在物理、化学、生命科学等基础研究学科,以及医学成像、安全检查、产品检测、空间通信、武器制导等应用学科都具有重要的研究价值和应用前景。从THz辐射源、THz波的检测及标定、THz波与物质相互作用和THz波的应用4个方面概述了太赫兹科学技术的研究和应用新进展。     

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.     

基于超材料的太赫兹角度滤波器研究

提出了一种基于超材料的太赫兹低通角度滤波器,该角度滤波器是一种仅允许法向入射太赫兹波透过而将其他方向传播太赫兹波滤除的器件,其结构为螺旋的左右对称开口的金属双环.仿真结果表明,在0.94 THz频率处,该器件的透射效果随着入射角的增大明显降低,且对法向入射的透射率达到94.4％,3 dB角域带宽达到25.0°.所提出的太赫兹角度滤波器在角度波谱分析、雷达数据处理、隐私保护、高信噪比检测器等领域具有重要的应用前景.     

太赫兹科学技术及其应用研究

太赫兹技术是一个具有广泛应用前景的新兴学科,近10年来,太赫兹技术理论研究的蓬勃发展带动了太赫兹波应用研究的迅速扩大。文章简要介绍了太赫兹波的重要特性集、太赫兹技术的研究现状及应用前景,重点介绍了太赫兹科学技术在物体成像、生物医学、公共安全、网络通信和天文物理等领域的研究进展。     

爆炸物太赫兹谱的研究

对单质炸药环RDX以及多种以RDX为主体成分的混合炸药进行了不同形态样品的太赫兹(THz)谱的实验测量. 利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)给了在0.2-2.5THz范围内炸药样品在不同形态下的吸收系数.结果发现,单质炸药RDX,以及多种以RDX为主体成分的混合炸药具有相同的特征吸收峰;聚乙烯没有特征吸收峰;炸药粉末状样品对THz的吸收相对于片状的样品来说较强.实验结果显示,利用THz-TDS技术可以对单质炸药以及以其为主体成分的混合炸药进行检测和识别.