1 首都师范大学 物理系，北京 100048
2 北京理工大学 光电学院，北京 100081
3 北京芯宸科技有限公司，北京 100029
4 北京航天计量测试技术研究所，北京 100076
伴随着6G 通信的发展，雷达遥感、检测成像等多个领域向太赫兹频段拓展，获取材料在该频段的介电常数显得愈发重要。本文基于NR 迭代法提取了太赫兹频率下样品的复介电常数，分析了迭代法的初值选取对提取结果的影响。在325~500 GHz 频段(Y 频段)搭建了一套由矢量网络分析仪(VNA)、扩频模块和四抛物面镜组成的8f 准光系统，实现散射参数S 2 1 的自由空间测量。由电磁波传输模型推导出复介电常数与S 2 1 之间的关系式， 利用迭代法提取出了特氟龙(Teflon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)样品的复介电常数谱，与其他文献报道的结果一致，验证了系统和方法的有效性。
复介电常数 矢量网络分析仪 迭代法 太赫兹 自由空间法 complex permittivity Vector Network Analyzer iterative method terahertz free space method 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 759
1 故宫博物院文物保护标准化研究所，北京 100009
2 首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室，北京 100048
3 北京市太赫兹波谱与成像重点实验室，北京 100048
珐琅在宫廷艺术品中享有重要地位，其制作工艺复杂，为了更好地分析珐琅的制作工艺，各种无损的科技手段都被用于珐琅的研究。太赫兹作为最后一个未被完全开发的波段，近年来被广泛应用于无损检测领域，例如通信、安检和航天等。将太赫兹技术应用于珐琅的保护和修复具有重要意义。本文搭建了基于异步光学采样（ASOPS）的高速扫描太赫兹系统，将此系统用于珐琅的反射成像研究。实验结果表明，胎体和掐丝结构的反射率较高，但边缘图案的反射率没有中间金属反射率高。掐丝结构的金属丝较细，太赫兹图像仍可以清晰地显示出它的形态，但并没有观察到不同珐琅釉料颜色的差别。珐琅片的内部至少有两层结构，分别为胎体层和掐丝釉料层。掐丝珐琅釉料层的表面并不平整而是呈现包络状，可能是在制作珐琅的最后一步磨光的过程中磨得不完全，底层的胎体平整而规则。
太赫兹 异步光学采样 珐琅 光学学报
2023, 43(20): 2011001
1 首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室，北京 100048
2 中国人民大学物理系，北京 100872
由于液体（尤其是液态水）对太赫兹波的强吸收，以液体为介质的太赫兹波产生和探测长期以来被认为是无法实现的。本文综述了基于液体的太赫兹相干探测方法，此方法能在更低的探测激光能量下实现更高的探测灵敏度，可以解决目前基于固体和空气的探测方法遇到的探测频带受限、探测激光能量过高的问题。该探测方法的工作机理被归结为飞秒激光与太赫兹波在液体等离子体中的四波混频过程，因此太赫兹波与探测激光、产生的二次谐波间的场强、偏振具有简单的依赖关系，这使得此方法具有良好的稳定性，并可用于太赫兹波偏振敏感光谱的检测。液态水对太赫兹波的强吸收限制了检测灵敏度的进一步提高，可以利用其他液体或溶液替代纯水来降低太赫兹波的吸收，提高探测灵敏度，这对于该探测方法的进一步推广具有重要意义。
非线性光学 太赫兹波 相干探测 液体等离子体 四波混频 中国激光
2023, 50(17): 1714006
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 首都师范大学物理系，北京 100048
3 北京理工大学长三角研究院，浙江 嘉兴 314019
太赫兹光谱分析和检测技术在材料特性研究、医学诊断、环境监控等方面具有广阔的应用前景。目前高性能太赫兹源的缺乏是太赫兹光谱检测和成像技术发展缓慢的制约因素之一。因此，强场宽带太赫兹源的开发一直是太赫兹领域的研究重点。综述超快飞秒激光脉冲驱动下强场太赫兹波辐射的研究进展，详述激光激励金属纳米薄膜、气体和液体中等离子体辐射宽频强场太赫兹波的现象和物理机制，并比较了各种强场太赫兹产生方法的特点和优缺点，最后讨论基于超快激光激发物质产生太赫兹波的发展前景及所面临的挑战。
超快光学 太赫兹辐射 金属薄膜 气体等离子体 液体等离子体 光学学报
2023, 43(15): 1532001
首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
最新的实验研究表明通过激光激发液体诱导等离子体可产生宽带太赫兹波, 且液体作为太赫兹波辐射源具有独特的性质。液体具有与固体相当的物质密度, 激光在一定区域内与分子的相互作用比气体多三个数量级; 而与固体相比, 液体的流动性使得每一个激光脉冲可与目标物液体靶的新区域相互作用。这些特性使得液体在高能量密度等离子体的研究中具有广阔的前景, 甚至有可能成为下一代太赫兹波辐射源。本文全面综述了液体的流体状态和种类、激光入射位置和角度、脉冲持续时间以及脉冲能量等因素对产生太赫兹波的影响。
非线性光学 太赫兹波源 液体 等离子体 光致电离 nonlinear optics terahertz source liquid plasma laser-induce ionization
杨墨轩 1,2,3,4赵源萌 1,2,3,4,*朱凤霞 1,2,3,4刘昊鑫 1,2,3,4张存林 1,2,3,4
1 首都师范大学太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
2 首都师范大学太赫兹波谱与成像北京市重点实验室, 北京 100048
3 首都师范大学北京成像理论与技术高精尖创新中心, 北京 100048
4 首都师范大学物理系, 北京 100048
为解决太赫兹成像分辨力低, 危险品边缘模糊, 无法有效对危险品进行分割的问题, 提出一种基于对抗式生成网络与多头注意力机制的新型网络架构, 并用于太赫兹安检图像智能分割。通过学习深层鉴别器的特征图优化生成器, 获得更加真实的生成图像; 引入多头注意力机制提升模型对危险品特征的识别能力。分割太赫兹安检图像的大量实验结果表明, 相较于传统卷积神经网络, 提出的对抗生成网络在相同深度下具有更好的泛化能力; 多头注意力机制的引入强化了模型对危险品特征的学习, 在未知危险品类别的情况下同样拥有较好的效果, 其交并比(IOU)指标相较 ResNet-50提高 9.6%, 相较 ResNet-18提高 21.3%, 相较 U-Net提高 12.3%。本文研究有利于图像分割算法更准确、高效地处理太赫兹安检图像, 有助于拓宽太赫兹智能安检系统的进一步应用。
太赫兹 图像分割 深度学习 terahertz image segmentation deep learning 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(2): 143
刘昊鑫 1,2,3,4赵源萌 1,2,3,4,*张存林 1,2,3,4朱凤霞 1,2,3,4杨墨轩 1,2,3,4
1 首都师范大学物理系，北京 100048
2 太赫兹光电子学教育部重点实验室，北京 100048
3 太赫兹波谱与成像北京市重点实验室，北京 100048
4 北京成像理论与技术高精尖创新中心，北京 100048
锥形束计算机断层扫描(CT)成像技术在口腔疾病诊断中发挥了重要作用。如何从复杂的原始扫描图像中获取牙齿的准确信息，成为口腔医学的一个重要研究问题。引入空间注意力机制，提出一种基于改进U-net网络的分割算法，结合等值面提取算法，实现对牙齿锥形束计算机断层扫描图像的准确分割和三维重建。首先对图像进行分割，得到只保留牙齿信息的图像，再对结果进行三维重建，创建出牙齿的三维模型。实验结果表明，该方法能够有效地提取牙齿信息，有助于对口腔疾病特别是牙齿疾病的诊断和治疗。
成像系统 锥形束计算机断层扫描 神经网络 三维重建 空间注意力机制 中国激光
2022, 49(24): 2407207
杨墨轩 1,2,3,4赵源萌 1,2,3,4,*朱凤霞 1,2,3,4张宏飞 1,2,3,4[ ... ]张存林 1,2,3,4
1 太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
2 太赫兹波谱与成像北京市重点实验室, 北京 100048
3 北京成像理论与技术高精尖创新中心, 北京 100048
4 首都师范大学物理系, 北京 100048
针对太赫兹光场成像中由前景遮挡物影响感兴趣信息采集的问题,提出基于多视角合成孔径的太赫兹光场成像去遮挡算法。在分析太赫兹光场成像数字重聚焦原理的基础上,首先使用太赫兹焦平面阵列相机来采集太赫兹光场的原始数据,然后通过确定最小泛化误差来定位数字重聚焦深度,最后应用经验模式分解(EMD)法对重构图像进行增强处理,得到目标物轮廓分明、抑制遮挡物干扰的太赫兹图像。实验结果表明,太赫兹光场技术与合成孔径技术的结合可有效降低遮挡物的影响,另外证实了EMD法具有改善太赫兹图像质量的能力。
成像系统 太赫兹成像 光场 合成孔径 去遮挡 
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Terahertz Optoelectronics, Ministry of Education, Department of Physics, Capital Normal University, Beijing 100048, China
2 Department of Electronics and Information Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
With the framework of exterior product, we investigate the relationship between composite multiscale entropy (CMSE) and refractive index and absorption coefficient by reanalyzing six concentrations of bovine serum albumin aqueous solutions from the published work. Two bivectors are constructed by CMSE and its square by the refractive index and absorption coefficient under vectorization. The desirable linear behaviors can be captured, not only between the defined two bivectors in normalized magnitudes, but also between the normalized magnitude of bivectors pertinent to CMSE and the magnitude of a single vector on the refractive index or absorption coefficient, with the processing of optimum selection. Besides that, the relationship between the coefficients of two bivectors is also considered. The results reveal that plenty of sound linear behaviors can be found and also suggest the scale of 15, 16 and frequency of 0.2, 0.21 THz are prominent for those linear behaviors. This work provides a new insight into the correlation between terahertz (THz) time and frequency domain information.
bivector refractive index absorption coefficient terahertz composite multiscale entropy linear behavior Chinese Optics Letters
2022, 20(6): 063701
