二氧化钒(VO2) 是一种典型的强关联电子材料, 当达到相变阈值时, 会可逆地从绝缘单斜相转变到金属金红石相, 这种相变主要通过温度、光照、电场、磁场、应力等激励条件激发。相突变可在亚皮秒时间尺度内发生, 并会伴随着光学透过率、折射率和磁化率等特性的显著变化，其中相变前后电阻率会发生 3～5 个数量级的变化, 这使得 VO2 在智能节能窗、光电探测、光电存储、光开关等领域有着重要的应用前景。首先介绍了 VO2 的相变机制, 主要有电子关联驱动、晶格结构驱动以及两者共同驱动, 接着重点介绍了利用超快时间分辨技术, 尤其是太赫兹时域光谱技术, 来研究 VO2 薄膜的相变动力学过程, 最后, 介绍了基于 VO2 薄膜的太赫兹调制器、太赫兹滤波器、太赫兹开关等领域的应用研究。

提出一种基于超材料的由上下层格栅金属和中间层聚酰亚胺薄膜组成的太赫兹宽频反射器,可解决现有反射器遇到的反射率与反射带宽无法同时最优的问题。利用时域有限差分法对该反射器的反射性能进行研究和分析,通过优化金属层数、中间层聚酰亚胺薄膜厚度、格栅周期长度及格栅宽度等,确定了可以同时提高反射带宽和反射率的特征尺寸。结果表明:这种反射器在太赫兹频段具有优异的反射性能和较大的反射带宽,在0~4.0 THz工作频段内,其反射率在0.98以上的频段宽度可达2.04 THz。所提结构为太赫兹宽频通信技术的发展提供了一种高性能反射器件的设计方案。

Despite the tremendous awareness of Rayleigh scattering characteristics and its considerable research interest for numerous fields, no report has been documented on the dynamic characteristics of spectrum evolution (SpE) and physical law for Rayleigh scattering from a micro perspective. Herein, the dynamic characteristics of the SpE of Rayleigh scattering in a one-dimensional waveguide (ODW) is investigated based on the quantum theory and a SpE-model of Rayleigh backscattering (RBS) source is established. By means of simulation, the evolution law which represents the dynamic process of the spectrum linewidth at a state of continuous scattering is revealed, which is consistent with our previous experimental observation. Moreover, an approximate theoretical prediction of the existing relationship between the spectrum linewidth of RBS source and the transmission length in ODW is proposed, which theoretically provides the feasibility of constructing functional devices suitable to ascertain laser linewidth compression. The designed experimental scheme can be implemented provided the assumptions are fulfilled. In addition, a theoretical model of the micro-cavity structure to realize the deep compression of laser linewidth is proposed.

基于不同大小形状的谐振环对电磁场不同响应的原理, 设计了一种由6个嵌套式的方形封闭谐振环结构(CRR)组成的多频带太赫兹滤波器。通过利用时域有限差分法(FDTD)对该滤波器的透射特性进行研究, 结果表明: 当电磁波正入射或斜入射到谐振环所在平面时, 能够出现六频带的滤波性, 并且其透射系数对入射角度的变化并不敏感。该设计增加了滤波频带的个数, 提高了滤波器对频率的敏感度, 为多频带传感器、太赫兹通信技术等领域提供了理论方法。

近年来，铁磁材料特别是铁磁性微纳材料在太赫兹波段的研究取得了许多具有重要应用前景的成果。介绍了太赫兹辐射在一些铁磁性微纳材料中的产生，以及一些铁磁性材料与太赫兹波相互作用的研究。其中包括：外加磁场和非磁性纳米涂层对于在Co，Ni等铁磁性微粒中传输的太赫兹脉冲衰减和延迟的影响，铁磁流体中的法拉第旋转，太赫兹脉冲磁场与晶体磁矩的相互作用和一些铁磁性薄膜在太赫兹波段的负折射率。此外，还介绍了两种由人工设计的铁磁性材料构成的磁控太赫兹功能器件。最后，对铁磁材料在太赫兹波段的应用前景进行了展望。