太赫兹时域光谱成像系统的研究进展

太赫兹时域光谱成像技术具有穿透性、超快时间分辨能力、指纹光谱特性、安全无辐射电离等显著特点,在物质成分光谱分析、工业材料无损检测领域具有独特的应用价值,成为近些年来的研究热点。基于此,从成像体制和成像算法两个方向进行介绍。在成像体制层面,全面介绍了逐点扫描成像、太赫兹焦平面成像、太赫兹光电导阵列成像等二维的成像方式,以及突破衍射极限的太赫兹近场成像技术;在成像算法层面,介绍了飞行时间成像和断层扫描成像技术等三维成像方式。列举了太赫兹技术在生物医学、无损检测、安防检测等领域的应用。最后总结了当前太赫兹时域光谱技术所面临的问题。     

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。     

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.     

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。     

一种改进的太赫兹主动成像系统

利用卡塞格伦反射镜组自行搭建了一套反射式太赫兹主动成像系统,以商用肖特基二极管探测太赫兹信号,进行室温下的太赫兹快速成像.系统采用二维旋转式扫描,相较于光栅扫描,其扫描速度得到了大幅提高.通过大量实验发现该太赫兹成像系统,仅对铜柱成像效果较好,对其他物体成像效果不佳,甚至无法成像.通过对其可能存在的问题进行分析,利用数学建模的方法重新构建系统扫描轨迹,解决了成像物体形变的问题.此外,采用狄洛尼三角剖分算法对采集的数据点进行插值运算,进一步改善了系统的成像质量.实验结果表明,改进后的太赫兹主动成像系统不仅成像结果形变小,而且对一些复杂结构的物体,仍能获得较好的成像效果,对于促进该系统应用于安检等领域有着重要的意义.     

太赫兹成像技术在人体安检领域的研究进展

分析了太赫兹波的特点及其在人体成像安检中应用的潜在优势,概述了国内外太赫兹人体成像安检的发展现状,总结了太赫兹人体成像安检技术正在向阵列化、多频段、复合式方向发展,并对国内外学者在太赫兹图像处理算法上的研究成果进行了总结。     

基于被动太赫兹波图像的图像分割技术

研究被动太赫兹波图像的图像分割算法. 针对被动太赫兹波图像水平和竖直方向平滑程度不同的特点,提出了一种改进的高斯-拉普拉斯算子,不同于传统高斯-拉普拉斯算子各向同性的特点,改进的算子在水平和垂直方向上对边缘具有不同的检测尺度. 实验表明,利用该算子可以将被动太赫兹波图像中的人和隐匿物品自动分割,能够准确、快速地对可疑的隐匿物品进行定位,使被动太赫兹波成像技术满足实际应用的需求.      

基于卷积神经网络的石英纤维复合材料损伤缺陷太赫兹智能识别

利用太赫兹时域光谱对石英纤维复合材料(quartz fiber reinforced polymer, QFRP)内部分层缺陷进行检测,通过搭建一维卷积神经网络模型,实现不同位置和不同深度损伤缺陷的准确识别,验证结果准确率在90%以上.根据识别结果构建复合材料的缺陷检测图像与实际太赫兹成像图结果一致,且具有高清晰度和对比度.太赫兹技术结合卷积神经网络能够实现非极性材料的智能识别.     

太赫兹量子级联激光器制备及其成像应用

太赫兹辐射源是太赫兹频段应用的关键器件．全固态相干太赫兹量子级联激光器作为一种重要的太赫兹辐射源具有能量转换效率高、体积小、轻便和易集成等优点．介绍了太赫兹量子级联激光器在激射频率和最高工作温度方面的研究进展,重点讨论了太赫兹量子级联激光器的制作工艺和测试方法．最后简单概述了太赫兹量子级联激光器在成像领域的应用．     

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。     

太赫兹射线成像的进展概况

太赫兹辐射介于微波和红外之间．本文回顾了太赫兹射线成像的进展情况．与微波、X射线、核磁共振NMR(nuclear magnetic resonance)成像相比,太赫兹成像不仅能给出物体的密度信息,而且能给出频率域的信息,以及在光频、微波和X射线范围内所不能给出的材料的转动、振动信息．太赫兹射线与其他频段的电磁波相比,它能量低,不会造成对生物样品的电离损伤,而且太赫兹射线很容易穿过介电材料,因而可以用于产品的安全监测、纳米材料的无损探伤．因此太赫兹成像技术在生物学、工业安全监测等方面有可能带来新的关键性的突破．     

太赫兹单光子探测器

太赫兹波探测技术在天文、国防、安检以及生物等领域发挥着越来越重要的作用.随着技术的发展,太赫兹探测器的灵敏度在不断提高,目前已经发展到单光子探测水平.在太赫兹频段,由于光子能量低,传输损耗较大,太赫兹单光子探测器的研制开发面临极大的技术挑战.本文首先介绍了太赫兹单光子探测器的基本原理、主要指标和测试系统并提出了实现太赫兹单光子探测的基本要求.然后,介绍了几种常见的太赫兹单光子探测器,包括半导体量子点探测器、量子阱探测器以及超导量子电容探测器,并对这些器件的发展历史、工作原理和性能指标进行了概述.半导体量子点探测器以及量子阱探测器可以实现10-21W/Hz1/2量级的噪声等效功率,并且具有很大的电流响应以及动态范围,但是其量子效率较低.超导量子电容探测器目前已实现1.5 THz的单光子探测,其噪声等效功率优于10~(-20)W/Hz~(1/2)并且探测效率可达90%.此外,纳米测热辐射计等太赫兹探测器也展现了太赫兹单光子探测的前景,本文对其工作原理和发展现状进行了介绍.结合目前国际上的重大研究项目以及报道的应用实例分析了太赫兹单光子探测器在太赫兹成像、天文观测、量子信息等领域的应用前景,阐述了太赫兹单光子探测器在这些应用中的优势.最后,对太赫兹单光子探测器的性能指标进行了总结并对未来的发展趋势进行了展望.     

太赫兹自由电子激光器研究进展

自由电子激光器是目前可以获得太赫兹最高输出功率的辐射源,是一种较为理想的太赫兹源。本文主要论述了太赫兹自由电子激光的发展历史和现状,并对其发展趋势作了一定的分析和综述。太赫兹自由电子激光器技术的发展必将大大推进太赫兹成像、检测技术的发展．对相关领域科学研究、国家安全等方面有着重大影响。     

2020年太赫兹科学与技术热点回眸

 2020年太赫兹科学与技术在辐射源、探测器、5G/6G通信、医疗、农业、安检与军事等领域取得了一系列突破性发展,为太赫兹的工程应用和产业化起到了积极的推动作用。对2020年太赫兹科学与技术关键热点,包括6G通信、太赫兹医疗、太赫兹军事应用等进行了概述,并展望了其未来发展。     

张大伟:作价入股模式,打通科技成果转化路径的一次探索

正太赫兹,相信很多人都有耳闻、有所了解,这一波段的电磁波具有很强的透射能力,可以作为一种特殊的"探针"对物质内部进行深入研究。上海理工大学在庄松林院士的带领下,从2008年起致力于太赫兹科学与技术的研究,并设立"太赫兹技术研究院",研制成功了一批太赫兹核心功能器件,以及基于这些器件的用于有机物检测的一体型时域太赫兹波谱系统和用于人体安检的主动式太赫兹扫描成像系统。在"落实《成果转化条例》,推进创新驱动发展"     

离子水溶液低频振动光谱的理论研究

离子水溶液的低频振动光谱蕴含许多动力学行为的信息.诸如转动扩散,分子间振动、摆动,离子对转动,惯性受限转动及受阻平动运动等.结合理论和实验光谱,可以从中得到离子与水分子的相互作用机理.本文回顾最近对于离子水溶液一系列低频振动光谱的理论研究工作,包括以下几个方面:运用投影算法揭示光学科尔效应(OKE)中阳离子效应的本质在于其水亲和性差异;结合介电弛豫光谱(DRS)及OKE光谱,考察氯化镁水溶液中动力学的非均质性及离子配对现象;硫酸镁和氯化钠离子水溶液的GHz低频DRS光谱以及水,氯化钠、氯化镁溶液的二维拉曼-太赫兹光谱的理论模拟.相比传统的一维拉曼和太赫兹光谱,二维拉曼-太赫兹光谱明显地反映了阳离子效应,并提供了更加复杂而有趣的动力学信息.最后我们提出目前理论模拟的问题及未来的展望.     

粗糙面散射对太赫兹雷达成像的影响

传统毫米波安检雷达成像基于点目标假设而忽略了散射的影响,但随着频率提升至太赫兹(THz)频段,目标表面应视为粗糙而须考虑散射的影响。该文采用微扰法(SPM)求解粗糙表面的后向散射系数,在传统安检雷达成像模型的基础上模拟了不同粗糙度下的成像结果。通过与Lambert表面和理想镜反射表面的模拟成像结果对比,分析了粗糙度和频率等散射关键参数对太赫兹成像结果的影响。结果表明:在太赫兹安检雷达成像场景下,材料表面后向散射角越宽,成像质量越好;后向散射特性曲线的角宽度和形状共同影响成像分辨率和峰值旁瓣比;提高电磁波频率有利于粗糙表面成像。     

太赫兹成像和光谱在医疗领域的应用综述

在医疗领域中,人们对于太赫兹成像与光谱的研究早已不再停留于几年前的基础研究了,而是深入到了以组织、细胞、皮肤成像以及中医药学检测分析等的集中研究.相比传统意义上的医疗手段,如超声波、X光、核磁共振及红外线等,太赫兹波技术具有更加显著的优势,主要体现在宽带光谱分析能力强、分辨率高及耗能低等方面.围绕着太赫兹成像和光谱技术...     

金属刻槽太赫兹波导传输特性分析

波导型人工结构可用于实现太赫兹生物传感器——一种重要的太赫兹功能器件。太赫兹波导在太赫兹技术及应用领域具有重要意义。利用CST电磁仿真软件建模和分析了太赫兹波在空心金属矩形波导中的传输特性,比较了在空心金属波导内部进行刻槽和在空芯部分加载介质时不同入射频率的太赫兹波的S21参数,与太赫兹光谱实验结果进行了比较、分析和验证。     

太赫兹技术在通信方面的研究进展

随着超快激光技术的发展以及人们对THz波段及脉冲光源认识的进一步深入,太赫兹技术作为一种新的,快速发展的技术在许多领域备受关注.尤其在安全检测及反恐、医疗诊断及生物技术、物体成像、电子对抗及信息领域等的应用方面,太赫兹技术已经得到了广泛的应用.并显示出了它的广阔的应用前景.着重介绍了与微波技术和红外技术相比,太赫兹技术应用于通信方面的一些独特的优势,以及与通信相关的太赫兹技术的进展情况,还初步地探讨了太赫兹通信技术亟待解决的问题.