1 陕西学前师范学院 信息工程学院，西安 710100
2 西安理工大学 自动化与信息工程学院，西安 710048
研究了THz波段强降雨环境下电磁源的辐射特性。基于通用的麦克斯韦方程组和解析分析，提出了各向异性介质中的洛仑兹规范，得到了矢量势的非齐次波动方程及矢量势的精确表达式，并证明了它们的有效性。获得了各向异性介质中电偶极子的辐射场，将各向异性介质退化为各向同性时，得到的辐射场与已有资料中的辐射场一致。基于石膏晶体和强降雨介质的各向异性参数，对电偶极子的辐射特性进行了物理模拟和分析，结果发现：介质的各向异性对其中电磁源辐射有着显著的影响，强降雨中电磁源的辐射具有较弱的各向异性。
辐射 雨介质 电磁势 各向异性 THz波 radiation rain media potential anisotropy THz wave 强激光与粒子束
2023, 35(6): 063003
1 西安理工大学 电气工程学院, 陕西 西安 710048
2 西安理工大学 陕西省超快光电技术与太赫兹科学重点实验室, 陕西 西安 710048
3 西安理工大学 应用物理系, 陕西 西安 710048
里德堡(Rydberg)原子具有极大的极化率和电偶极矩, 并对外电场十分敏感, 因此可利用 Rydberg原子的量子干涉效应实现微波和太赫兹场的高精确度、自校准测量, 基于 Rydberg原子对太赫兹波频率上转换效应可实现太赫兹波段的实时成像。本文回顾了利用 Rydberg原子的电磁诱导透明效应和 Autler-Townes分裂现象实现对微波和太赫兹场的高精确度探测的研究进展, 以及 Rydberg原子在快速太赫兹成像方面的研究。
Rydberg原子 电磁诱导透明 太赫兹波 微波 太赫兹成像 Rydberg atom Electromagnetically Induced Ttransparency(EIT) THz wave microwave THz imaging 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(2): 125
1 Center for Terahertz Waves, College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Key Laboratory of Optoelectronics Information and Technology (Ministry of Education of China), Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Physical Science and Engineering Division, King Abdullah University of Science and Technology, Thuwal 23955-6900, Saudi Arabia
3 School of Electrical and Computer Engineering, Oklahoma State University, Stillwater, OK 74078, USA
Frontiers of Optoelectronics
2021, 14(2): 201–210
1 重庆邮电大学 光电工程学院，重庆 400065
2 中国科学院 重庆绿色智能技术研究院太赫兹技术研究中心，重庆 400714
3 中国科学院大学 重庆学院机器人与智能制造学院，重庆 400714
太赫兹成像技术在人体安检、无损探伤、质量监控、生物医学、半导体特性表征等许多领域展现出广泛的应用前景。本文综述了各类太赫兹二维成像技术，包括太赫兹扫描成像、太赫兹单像素成像、电光调制太赫兹成像、太赫兹相机直接成像等技术，综述各类成像技术的研究背景，分析了具体的成像方法和成像结果，总结了不同太赫兹成像技术的优缺点并对今后太赫兹成像技术的发展趋势做出展望。
太赫兹波 太赫兹扫描成像 太赫兹单像素成像 电光调制太赫兹成像 太赫兹相机 THz wave THz scanning imaging single-pixel THz imaging THz electro-optic modulation imaging THz camera 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(5): 778
The Institute of Optics, University of Rochester, Rochester, NY 14627, USA
Frontiers of Optoelectronics
2021, 14(1): 37–63
中国兵器工业集团第五三研究所, 山东 济南 250031
针对太赫兹技术在材料特征识别和探测领域的潜在应用以及高分子材料在太赫兹波段的指纹特征, 利用太赫兹时域光谱技术开展了PA66高分子材料在太赫兹波段的吸收光谱以及折射率、 介电常数等光学参数的实验与理论分析研究。 得到了PA66的太赫兹波段的光谱特征及吸收特征峰。 并利用密度泛函理论开展了PA66在0.1~10 THz范围内的分子振动频率的计算工作, 对比了理论计算数据和实验测试数据, 并进行了太赫兹光谱特征吸收峰的归属指认。 结果表明, 计算的PA66分子振动频率与太赫兹实验光谱具有较高的一致性, 并且太赫兹吸收光谱中的特征峰是分子中各基团的振动与太赫兹波频率的共振响应。 通过分析基团的振动模式, 对太赫兹光谱吸收特征峰归属进行指认: PA66材料在0.2~2.3 THz频段内多个特征峰主要由主链上酰胺基中CO, —NH基团的摆动以及大骨架C链中的—CH2非对称性振动产生。 其中, 0.77 THz处的特征峰归因于分子内强烈的CO和N—H的面外摆动, 1.56 THz处特征峰包含CO的面外摆动和C链上CH2的扭动, 而1.85 THz处特征峰主要归因于来自单体己二酸中CH2和CO键的面外摇摆。 中心频率约为4.57 THz处的特征峰, 包含了CO的面间摆动和来自单体己二胺中CH2的强烈扭动。 7.6 THz频率的吸收峰主要由CO的摆动和—CH2, —NH的剪切振动产生。 研究结果表明, 高分子材料对太赫兹波的吸收与分子中各基团的振动模式密切相关, 并且在太赫兹波段的振动吸收峰一般由主链和支链中各种官能团的摇摆振动、 扭曲振动以及分子间的相互作用而产生, 进而推论出非对称性、 含N、 O等元素官能团的极性高分子材料, 电负性的差异致使分子振动偶极矩较大, 在太赫兹波段容易产生指纹特征峰。 为利用太赫兹技术进行材料的结构分析和识别检测提供理论基础和技术支撑。
聚酰胺66 太赫兹波 光谱特性 密度泛函理论 振动频率 PA66 THz wave Spectral characteristic Density functional theory(DFT) Vibration frequency 光谱学与光谱分析
2020, 40(9): 2702
1 西南科技大学 信息工程学院， 四川 绵阳 621010；桂林航天工业学院 机械工程学院， 广西 桂林 541004
2 西南科技大学 信息工程学院， 四川 绵阳 621010
针对微结构光电导天线与飞秒激光之间相互作用效应以及辐射太赫兹波调控问题进行了研究。采用德鲁德-洛伦兹理论模型获得微结构光电导天线辐射光电流密度，通过时域有限差分把光电流密度迭代在激励网格上，结合麦克斯韦方程求解时变电磁场，并通过传输线格林函数获得多层介质近场到远场的辐射太赫兹波，建立了辐射光电流与辐射阻抗、电磁共振模式之间的关系模型，模拟仿真分析了微结构S型光电导天线太赫兹波辐射调控机理。研究结果表明：微结构改变了天线等效模型的辐射阻抗；同时得知耦合系数不为零时存在耦合作用，且随着耦合系数增大共振频率峰值发生辐射增强和位移；并通过设计S型光电导天线获得辐射峰值频率调整范围为0.50～0.80 THz之间，对比工形天线辐射峰值频率由原来的0.40 T移动到0.76 T，频率调整度75%，峰值辐射效率约提高70%。该研究工作为后续高功率光导天线太赫兹波辐射的共振中心频点以及结构设计奠定重要基础。
太赫兹波 光电导天线 德鲁洛伦兹模型 电磁共振模式 辐射峰值 THz wave photoconductive antenna Drude-Lorentz model electromagnetic resonance mode radiation peak 强激光与粒子束
2020, 32(3): 033102
1 西南技术物理研究所，四川成都 610041
2 哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨 150001
太赫兹( THz)波具有很高的研究价值和广阔的应用前景，实现 THz技术广泛应用的关键之一是研制高功率、高能量、高效率、室温运行、可调谐、低成本和便携式的 THz光源。光泵气体THz激光器具有功率高，能量大，波长范围广，技术可靠等优点，在透视成像和无损检测等领域成为可靠的 THz源。本文对利用横向激励高气压( TEA) CO2激光器 9P(20)支线泵浦 CH3F气体产生的 496 μm THz波进行实验研究，并对影响 THz波能量输出的主要因素进行分析讨论。实验中获得的最大THz波脉冲能量为 57.14 μJ，输出波长为 490 μm。
太赫兹 CH3F气体 横向激励高气压 CO2激光 496 μm太赫兹波 THz CH 3F gas Transversely Excited Atmospheric CO 2 laser 496 μm THz wave 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(5): 744
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230000
为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性, 制备了红外低发射率隐身涂料, 测试了其可见光效果、 红外热像图及红外发射率等特性参数。 以土黄色红外低发射率涂料为测试样品, 利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的复折射率。 分析了特征矩阵理论, 并利用特征矩阵理论计算了涂层厚度(0.3~0.5 mm)与入射角度(0°~60°)的变化对入射太赫兹波反射特性的影响。 结果表明, 在相应厚度及入射角度范围内, 太赫兹波在0.8 THz频率下具有多个反射峰值, 最高值可达90%以上, 有利于实现太赫兹波对红外低发射率隐身涂层下金属目标的探测。 此外, 涂层厚度变化对入射太赫兹波反射率具有较大影响, 涂层越厚, 太赫兹波的反射振荡越多, 反射峰值越大。 入射角度对太赫兹波的反射特性具有一定的影响, 但整体影响不大, 有利于太赫兹波实现多角度目标的探测。 最后, 以表面均匀涂覆0.42 mm厚涂料的金属板为测试样品, 实验测量了样品在0.1~1.5 THz频率范围内的反射特性, 并与部分理论计算结果进行对比。 结果表明: 实验测量结果与理论计算结果在数值和趋势上较为吻合, 但也存在一定的偏差。 究其原因, 主要由样品厚度和样品参数误差导致, 但依然可利用特征矩阵理论研究红外低发射率涂层对太赫兹波的反射光谱特性。
红外低发射率隐身涂层 太赫兹波 太赫兹时域光谱系统 特征矩阵理论 反射特性 Infrared low emissivity coating THz wave Terahertz time domain system Characteristic matrix theory Reflection characteristics 光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3007
华南师范大学信息光电子科技学院 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室， 广东 广州 510006
近年来，金属亚波长结构由于在负折射材料方面存在巨大应用价值，及可作为太赫兹波段的光学限制器等器件应用，引起了研究者们的广泛关注。本文采用电子束曝光离子束刻蚀的方法在金膜上制备了亚波长的超大长宽比U型开口矩形谐振器阵列结构，利用时域有限差分方法(FDTD)和太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对U 型阵列结构的太赫兹波透射光谱响应进行了测量和分析，讨论了透过率对结构几何参数的依赖特性和异常透射的物理机制。通过这种 U 型开口谐振器能够实现太赫兹波的强局域和场增强,可将太赫兹波局域在波长千分之一的尺寸上，从而实现了太赫兹的异常透射现象，这种超大长宽比的U 型开口谐振器可在太赫兹探测、太赫兹成像及其他光学器件的设计上得以应用。
太赫兹波U型开口谐振器 时域光谱技术 电场增强 THz wave U-shaped open resonator terahertz time domain spectroscopy technique electric field enhancement
