基于新材料体系的太赫兹量子级联激光器研究展望

太赫兹(THz)波在生物医疗、天文、国防等领域具有潜在应用. THz辐射源是THz技术应用的关键器件.基于半导体的电泵浦THz量子级联激光器(Quantum Cascade Laser, QCL)具有输出功率高、频率可调谐、全固态等优点,因而备受研究人员的重视.但是,长期以来,传统基于砷化镓(GaAs)材料体系的THz QCL的较低工作温度一直制约着其广泛应用.通过研究不同材料中的纵向光学(Longitudinal Optical, LO)声子及其在THz波发射过程中的作用发现,寻找新的材料体系应用于THz QCL的制备是提高器件工作温度的一个可行方案.本文综述了氮化镓(GaN)和氧化锌(ZnO)基THz QCL的近期研究进展.     

基于四阶累积量的谐波频率估计

 高阶累积量能够完全抑制高斯噪声,因而广泛应用于噪声环境中提取信号参数.利用基于四阶累积量的ESPRIT估计谐波频率,并给出了估计的仿真实例,仿真结果表明,该方法具有很高的频率分辨率.     

基于超导检测器的太赫兹小型频谱检测仪

太赫兹(THz)波是有待进行全面研究开发的波段,在高灵敏的THz探测技术中,不仅要知道THz信号的功率,还要了解THz信号的频率和频谱,研制一种小型的THz频谱分析仪是开发太赫兹科学技术中不可或缺的.本文对高温超导双晶结中晶界对磁通流运动的诱导作用,超导检测器与THz波的相互作用进行了研究,利用超导约瑟夫森结对太赫兹波高灵敏的响应,通过Hilbert变换,研制出了超导小型THz频谱检测仪,并对多种太赫兹信号源进行了频谱测量.     

样品厚度误差对THz波段样品折射率的影响

本文用THz时域光谱技术对不同厚度的同种维生素进行了探测,并得到了它们在0.2-2.5 THz波段范围的折射率谱.通过对比实验结果发现：厚度不同的同种样品在相同的频率下具有不同的折射率;样品越厚,折射率的误差就越小.这一实验结果与理论推导相一致.本文的研究结果可以作为利用THz时域光谱技术依据折射率鉴别物质的参考因素.     

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.     

基于结构先验的人脸图像超分辨率技术概述

人脸图像超分辨率技术,又名人脸幻觉,可根据给定的低分辨率人脸图像中恢复出对应的高分辨率人脸图像.该技术无论是在学术界还是在工业界都具有非常广泛的应用前景.人脸,作为一种具有高度结构先验的对象,其结构先验可以为网络提供结构信息,从而辅助人脸图像超分辨率任务的执行,改善人脸图像超分辨率性能.因而许多基于结构先验的人脸图像超分辨率方法被提出.为了了解和掌握基于结构先验的人脸图像超分辨率技术的发展状况,本文对其进行了系统的总结与归类,主要从先先验、并行先验、中间先验和后先验,四个方面对基于结构先验的人脸图像超分辨率技术进行概述.最后分析基于结构先验的人脸图像超分辨率技术存在的问题与挑战.     

太赫兹物理与应用专题·编者按

正太赫兹(Terahertz, THz)波通常是指频率在100 GHz–10 THz,相应波长在3 mm–30μm范围内,介于毫米波与红外光之间的电磁波. THz技术在物理学、材料科学、生命科学、天文学、信息科学以及国防安全等方面具有广泛的应用前景,被誉为改变未来世界的十大技术之一.《中国科学:物理学力学天文学》特别组织"太赫兹物理与应用专题",邀请了国内外活跃在THz物理和应用研究领域的科研工作者撰写了10篇相关论文,其中3篇为综述类论文,反映了国内外关于THz相关研究的现状以及最新研究进展;其他7篇为研究论文,涵盖了THz物理、材料、辐射源、探测以及成像等研究领域.     

D波段双环锁相信号源性能仿真

利用ADS软件建立了D波段固态器件双环锁相信号源系统的仿真模型,分析了双端口谐波振荡器、谐波混频器等主要功能模块引入的相位噪声对锁相系统性能的影响.通过优化设计环路系统参数,合理设置ADS包络仿真器的控制参数,实现了对0.15THz半导体固态源的锁定,表明了双环锁相技术应用于D波段的可行性.在此基础上,通过时域和频域2种分析方法对锁定状态下0.15THz输出信号的相位噪声进行了预估.该仿真模型也适用于更高频段的太赫兹双环锁相系统的仿真分析,可为太赫兹锁相系统研制提供有效的分析与设计手段.     

还原型谷胱甘肽的 THz 光谱

采用 THz 时域光谱(THz-TDS)测试技术, 在室温氮气环境下, 研究了还原型谷胱甘肽分子在0.2~2.4 THz波段的光谱特性, 获得了样品在该波段的特征吸收谱和光学参量. 表明样品对 THz 波有灵敏的光谱响应, 分别在0.85, 1.20, 1.52, 1.64和2.34 THz处得到明显吸收峰, 折射率的曲折变化与吸收峰的位置相对应; 利用密度泛函(DFT)理论计算了分子在 THz 波段的振动吸收谱, 并取得与实验符合很好的结果, 可以表明其实验光谱的特征吸收峰是由分子的整体振动及扭转形成, 不同的吸收峰位对应分子不同的振转模式.     

点缺陷、线缺陷耦合THz波全光开关特性研究

采用基于时域有限差分技术的数值模拟方法,研究了点缺陷和线缺陷复合的光子晶体结构,分析了在不同功率强度下入射光的透射行为。分析结果发现,当入射光频率与缺陷模谐振频率相等时,点缺陷束缚入射光,入射光透射率表现为“断”的状态;当入射光频率与缺陷模中心频率不相等时,入射光透射率表现为“通”的状态。而改变入射光功率强度会使缺陷模的位置发生移动,从而实现了THz波透射率调制的功能。该结论为设计THz波全光开关提供了重要依据。     

掺镱飞秒脉冲激光激发DAST晶体产生THz谱的可行性研究

为了获得与掺镱飞秒脉冲激光匹配的高效太赫兹(THz)发射源,本文根据相位匹配原理,并结合DAST晶体多声子共振吸收,模拟了掺镱飞秒激光脉冲激发DAST晶体后获得的THz频谱.通过与CdTe、GaP等电光晶体比较后发现:当三种晶体厚度都为0.1mm时,DAST晶体可以获得12 THz带宽的发射频谱,超过CdTe的3.5 THz和GaP的6.4 THz;同时,其最大发射强度超过CdTe和GaP的10倍以上.因此,DAST晶体能够成为与掺镱飞秒激光匹配的高效THz发射源.     

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.     

不同组分Zn1-xCdxTe<110>单晶产生THz辐射的研究

本文介绍了不同组分的Zn1-xCdxTe〈110〉单晶产生THz辐射的特性.通过实验我们得到了不同组分的Zn1-xCdxTe〈110〉单晶产生THz辐射的效率与晶体中Cd所占组分的关系.发现当Cd的组分x=0.05时,晶体产生THz辐射的效率最好.通过研究晶体对THz辐射的吸收和实验中晶体的相位匹配条件,我们发现晶体的相位匹配是影响THz辐射产生效率的主要因素.     

烟火药剂中三种常用氧化剂的太赫兹谱研究

为了探索烟火药剂中常用氧化剂的太赫兹谱,利用量子化学模拟计算烟火药剂中常用氧化剂氯酸钾、高氯酸钾和硝酸钾的太赫兹频率吸收范围和特征吸收峰.并用太赫兹时域光谱系统实际测量得到了这些氧化剂以及含高氯酸钾烟火药剂在0.2～2.5THz频谱范围内的吸收光谱峰值位置.氯酸钾在0.2～2.5THz波段的特征吸收峰为2.4THz,纯高氯酸钾和含高氯酸钾混合烟火药剂都在2.0THz和2.2THz处分别具有明显的特征吸收峰,硝酸钾的特征吸收峰位于1.8THz和2.3THz处.理论计算与实验测量结果对比表明,三种氧化剂在0.2～2.5THz波段的特征吸收峰有较好的一致性.     

温度对LiNbO3 晶体THz辐射产生效率的影响

利用超短激光脉冲泵浦电光晶体LiNbO₃产生脉冲THz辐射, 并用非线性光学差频原理解释了THz的产生机制. 改变泵浦激光能量, 实验结果表明, THz脉冲波形的最大振幅与泵浦激光能量为平方关系, 随泵浦能量的增大, 晶体温度逐渐升高, 增加了对所产生THz辐射的吸收, 并逐渐偏离平方关系. 通过降低晶体温度, 减小TO声子-极化子因非谐振衰减为两个声学声子而引起的THz吸收, 提高了THz的产生效率.      

国外最新生活用品集锦

可调节画面尺寸的液晶显示投影电视机日本胜利公司向市场推出一种可调节画面尺寸的液晶显示投影电视机。这种电视机的水平分辨率达350行,垂直分辨率为440行,屏幕的像素都超过二十一万点,不管多大的画面,清晰度都很高,喜欢看多大画面可任意调节,因而特别受消费者青睐。     

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。     

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%。     

太赫兹技术在纺织检测中的应用

太赫兹波(THz)是一个位于微波与红外辐射间特定波段的电磁辐射的统称。近年来,随着固态震荡器与超快激光等技术的发展,提供了稳定可靠的太赫兹发射源,使得太赫兹技术有了飞速发展,在国民经济各领域有了广泛应用。本文简要介绍THz波的主要性质和产生原理,并从纺织材料检测及鉴别等方面介绍了THz波在纺织检测的应用前景。