太赫兹光谱和成像技术及其应用

介绍了太赫兹光谱和成像技术的有关方面，特别是基于飞秒激光的太赫兹辐射和探测技术，以及太赫兹光谱和成像技术在国家安全、材料诊断、无损检测和生物医学方面的应用。对于太赫兹技术存在的问题以及今后发展方向，作了简要的论述。     

太赫兹光谱和成像技术在毒品识别和检测方面的应用

介绍了太赫兹时域光谱和成像技术在毒品识别和检测中的应用研究结果;主要报道了利用太赫兹时域光谱技术对隐藏在信封中的毒品的识别,并对粉末状毒品与片状毒品的太赫兹吸收光谱进行了比较;在理论模拟方面,利用密度泛函理论对毒品振动光谱进行了计算;同时应用太赫兹成像技术对毒品进行了识别.研究结果充分表明太赫兹电磁波在毒品检测和缉毒工作中的有效性.     

虚拟仪器在太赫兹光谱系统中的应用

本文概述了太赫兹技术及其研究领域,并详细介绍了虚拟仪器在太赫兹光谱研究中的应用。基于虚拟仪器技术,我们实现了太赫兹时域光谱系统的自动化测量,并在同一软件系统中集成了太赫兹光谱数据的分析系统,为太赫兹光谱实验平台奠定了基础。     

三种橡胶材料的太赫兹光谱研究

本文利用太赫兹时域光谱技术研究了氯丁橡胶、丁腈橡胶和三元乙丙橡胶在0.2～1.8 THz频段的光学性能和光谱特性,得到了三种橡胶的时域谱、折射率谱和吸收谱,进而计算橡胶在0.2～1.8 THz频段的吸收系数和折射率,结果表明可以通过吸收系数与折射率来区分不同种类的橡胶。这种方法为认识橡胶对太赫兹波的响应机制提供了科学依据,有望为橡胶材料鉴别提供一种有效的分析手段。     

太赫兹极化合成孔径雷达成像系统设计

基于单站逆合成孔径雷达成像原理,设计了一套太赫兹近场极化合成孔径雷达成像系统。系统在电学成像方式的基础上引入了光学器件硅分束器,达到了基于单站逆合成孔径雷达成像原理的伪双站成像效果。详细分析了系统中由硅分束器引起的系统误差,并提出了校准方案。解决了在近场成像场景中,由于高增益天线视场角窄而引起的多站成像困难的问题。实验结果表明,系统校准方案取得了良好的校准效果,成像系统能够准确地获取目标极化图像。     

太赫兹量子器件及其成像实验研究

本文简要介绍了工作于太赫兹（THz）波段的量子级联激光器、量子阱探测器的研究进展,主要介绍了器件在THz成像方面的实验研究,包括被动成像技术和扫描透射成像技术,其中扫描透射成像的最佳分辨率为0.5 mm。     

液态一元醇的太赫兹时域光谱研究

太赫兹波可以与极性液体中的氢键网络产生强的相互作用,作用越强吸收越强。鉴于此性质,利用太赫兹时域光谱技术对甲醇、乙醇、正丙醇在0.1~1THz波段内的太赫兹光谱进行了检测,发现其吸收光谱随分子极性的差异有显著的区别,并从中提取出了一元醇的吸收系数、折射率、介电常数等光学参数。在此基础上还利用对样品介电常数敏感的微孔金属片,通过产生的共振峰漂移进一步对不同一元醇进行了检测,结果表明太赫兹光谱技术结合微结构器件在液态化学及生物样品检测方面有潜在的应用价值。     

太赫兹时域光谱系统光斑大小和位置的测量

本文利用太赫兹时域光谱系统本身的电磁波探测装置具有可测量电磁波的相位、振幅的特点,根据其获得的原始时域光谱信号,设计了一套适用于太赫兹时域光谱系统中太赫兹束光斑大小和位置的测量装置,论述其理论依据.该测量装置不需要辅助电源电路,结构简单、价格低廉、便于携带和制作且测量方法简单实用,为太赫兹时域光谱系统的现场矫正和快速调节提供了一种有效的手段.     

岩石的太赫兹光谱特性研究

本文以太赫兹时域光谱分析技术为手段,研究了侵入岩、喷出岩、沉积岩样品的太赫兹波段光谱特性,在0.3～1.4THz光谱区域间得到了样品的光学参数,并结合偏光显微镜图片分析了样品的吸收系数和折射率值.结果表明,针对样品的结构、成分、类型的不同,透射光谱均出现了不同的吸收和折射特性.通过太赫兹光谱包含的特征信息可以对不同岩石初步进行定性分析,从而为利用太赫兹技术进一步分析岩石的成因、演化特性及其与矿化的关系提供依据和方法.     

几种加氢裂化催化剂的太赫兹光谱研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)方法,本文研究了几种Y型加氢裂化催化剂(NaY、ReY、USY和HY)在0.2-1.2THz频段的光谱特性.与此同时,对其中的NaY分子筛进行了加热处理,测量了其经过不同温度处理后的太赫兹时域光谱.通过快速傅里叶变换,分别得到了不同种类和不同温度处理后催化剂的太赫兹吸收谱和折射率谱.研究结果表明,太赫兹时域光谱技术既能用于催化剂的种类鉴别和性能表征,又能给出不同温度下催化剂本身内部结构变化对应的太赫兹光谱响应.本研究工作的展开,证明了太赫兹方法用于催化剂性质表征的可行性,对太赫兹技术在催化领域的应用具有一定的指导意义.     

THz焦平面连续波透射成像系统的成像面积及对比度

研究了THz辐射和THz焦平面器件的特性,分析了THz焦平面探测器连续波透射成像系统的能量传输过程。考虑大气衰减、器件限制等影响因素以及连续激光照射、目标场景与焦平面探测器之间的信号传递关系,推导出了连续波透射成像系统的成像面积及对比度两个重要的参量模型。然后设计并组建了连续波THz透射成像系统。根据所建模型分别对信封中的环三亚甲基三硝铵(RDX)粉末和塑料盒中的金属刀片两种不同被测物体的成像面积及对比度进行了计算。结果表明:基于理论推导的两种实例其最大成像面积可达4.74cm×6.32cm和3.534cm×4.712cm,图像对比度分别为0.242 2和0.306。与美国麻省理工学院(MIT)的成像系统进行了对比,该系统的成像面积为3cm×3cm或4cm×4cm,与本文推导结果处于同一数量级,由此验证了本文提出的模型和方法的合理性和有效性。     

太赫兹频段硅的光学特性研究

硅是常用的半导体材料,它作为信息时代的基石,一直都在材料领域占有很重要的地位.总结了硅在太赫兹频段的光学特性,得到了一些可靠的光学参数,为进一步研究基于硅衬底的THz光子器件奠定了基础.同时,本文还对硅在THz频段的应用前景进行了展望.     

半导体表面场产生太赫兹电磁波的机理研究

介绍了两种由半导体表面场产生THz辐射的物理机制：一种是利用半导体表面的耗尽层电场,另一种是利用半导体表面的Dember电场加速载流子,形成瞬态光电流而辐射出电磁波.文中对这两种模型的辐射机理进行了深入的讨论,对利用表面场产生THz辐射的机理有了深刻的认识,为高效、便捷、低成本的THz辐射源的研究提供了基础.     

利用太赫兹时域光谱系统检测水中污染物纯品

利用太赫兹时域光谱技术对22种水中污染物的纯品进行了检测,其中包括除草剂、化肥、塑化剂等。通过理论计算获得了上述样品在太赫兹波段的折射率和吸收系数。结果表面,2,4-二氯苯氧乙酸钠（2,4-D钠盐）和苯磺隆两种除草剂在太赫兹波段存在特征吸收峰,这些数据有利于应用太赫兹时域光谱技术对水中污染物进行检测和鉴别。     

太赫兹科学技术的发展与实验室建设

近年来,太赫兹科学技术受到了世界各国政府、企业和科技部门的高度重视,得到了迅猛的发展,这不仅是因为太赫兹波本身具有独特的性质,更因为太赫兹科学技术给人们展示了广阔的应用前景。本文首先对太赫兹波及其有关特性进行介绍,说明太赫兹科学技术具有重要的学术价值和重大的应用前景。其次,重点说明太赫兹辐射源和探测技术的发展,进而介绍我们实验室在太赫兹波谱与成像方面所开展的一些工作。最后,结合太赫兹光电子学重点实验室的建设,介绍我们实验室正在开展的研究工作。     

沐浴露产品在THz波段的光谱特性

本文采用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）测试分析了6种市售沐浴露样品在0.2-2.0 THz频段下的太赫兹光谱。各样品的吸收谱曲线在44.36-355.75 cm-1区间范围内有明显的分层现象,说明不同品牌沐浴露产品所含成分具有不同的物理、化学性质;通过计算各样品的平均折射率,各样品的平均折射率值依次相差约为0.1,结果表明成分相似的日化产品可以利用THz折射率谱进行快速有效的鉴别。通过对比样品的THz吸收谱与折射率谱,可以推测该技术在日化产品领域有广泛的应用前景。     

THz激光F-P片旋转透过率研究

在不同角度下测量THz激光透过率对于材料性质研究及THz参数测量具有重要意义。本文在实验上研究了旋转F-P片的THz激光透过率,分别在不同角度下测量了硅片和锗片的THz激光透过率,测量角度范围0.175-2.967 rad,旋转步长0.175rad,得到的THz激光透过率具有一定的周期性,实验验证了旋转F-P片测量THz激光透过率在测量THz激光波长等应用的可行性。     

太赫兹技术对营养品中蛋白质含量的研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)和红外光谱分析技术,研究了3种奶粉、杏仁粉和白砂糖的光学性能和光谱特性。通过对比样品在1658 cm-1和1747 cm-1处的红外光谱吸收峰,可以判定蛋白质和脂肪含量的差别。对比样品在THz波段的吸收系数和折射率,蛋白质含量较高的样品其吸收系数和折射率较高。观察样品的红外吸收峰强度和位置难以定量分析样品的蛋白质含量,但可以利用样品在THz波段的吸收系数与折射率有效地判定营养品中蛋白质的含量。实验结果表明蛋白质在太赫兹波段比在红外波段有更好的区分性,THz-TDS技术有望为营养品中蛋白质含量检测提供一种有效的分析手段。