1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
针对太赫兹扫描成像设备存在的图像清晰度差、边缘模糊等问题，提出了一种基于生成对抗网络的太赫兹图像超分辨率重建算法。首先，在处理太赫兹图像时引入限制对比度自适应直方图均衡方法，有效解决了太赫兹图像对比度低的问题；其次，在生成对抗网络的基础上，提出了一种基于增强注意力机制的残差生成对抗网络，实现了太赫兹扫描图像的超分辨率重建，提升了图像纹理和细节的重建能力；最后利用频谱归一化的U-net网络对生成器生成的重建图像进行判别，增强了训练的稳定性。实验结果表明，提出的太赫兹图像超分辨率重建算法将太赫兹线阵相机所成太赫兹图像的边缘强度提高了7%，峰值信噪比提高了13%，平均梯度提高了12%，结构相似度提高了14%，验证了该算法的优越性和有效性。
太赫兹技术 太赫兹线阵相机 太赫兹图像 超分辨率重建 生成对抗网络 图像质量评价
中国科学院上海微系统与信息技术研究所集成电路材料全国重点实验室，上海 200050
太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器都是基于子带间电子跃迁的半导体器件，具有体积小、频率可调、响应速度快等优点。其工作波长位于微波波长和红外波长之间，其光谱涵盖了众多气体分子、化合物以及凝聚态物质的频谱特征，在天文观测、公共安全、生物医药等领域中有重大应用前景。近年来，太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器的性能有了显著提高，其应用也受到关注。回顾了太赫兹量子级联激光器和量子阱探测器的发展历程，简述了其工作原理和器件结构，介绍了器件性能在工作温度、光谱范围等方面的最新进展及其在高分辨光谱、太赫兹成像、无线宽带通信等方面的应用，并在此基础上分析了目前存在的问题和研究热点，对其未来发展进行了展望。
光学器件 太赫兹技术 量子级联激光器 量子阱探测器
电子科技大学电子科学与工程学院, 四川 成都 611731
太赫兹波段介于微波与红外之间, 具有许多独特的优势, 如对许多物质的穿透能力、较低的光子能量等。这使得太赫兹技术在生物医学、安全检测、通信等领域具有广泛的应用前景。太赫兹辐射源是太赫兹技术的核心组件, 其发展水平直接决定了太赫兹技术在各个应用领域的性能和前景。第 46届国际红外毫米波与太赫兹会议聚焦了太赫兹辐射源的最新研究成果, 展示了在新型辐射源、集成技术及优化设计等方面的重要进展。本文根据近段时间红外毫米波与太赫兹相关国际关会议报告的内容, 总结并展示了不同类型太赫兹辐射源最前沿的研究内容与方向。这些成果为太赫兹技术在各个应用领域的进一步发展奠定了坚实基础。
太赫兹技术 辐射源 第 46届国际红外毫米波与太赫兹会议 terahertz technology radiation sources the 46th international conference on infrared mill 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(11): 2022042
1 北京远大恒通科技发展有限公司, 北京 100048
2 首都师范大学太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
随着高性能复合材料在航空航天和**等高新领域的广泛应用, 对其质量和性能检查的要求愈加引起重视, 如何通过各种方法对复合材料进行无损检测成为近年来研究人员关注的热点和研究方向。太赫兹波量子能量低, 对大多数非极性物质透明, 因此使用太赫兹技术对复合材料进行无损检测有着独特的应用优势。本文基于太赫兹技术的特点, 对太赫兹时域光谱和太赫兹成像技术的无损检测分别进行了详细的论述, 并总结了目前复合材料的太赫兹无损检测技术发展趋势, 最后对其发展前景进行了展望。
太赫兹技术 无损检测 太赫兹时域光谱 太赫兹成像 复合材料 terahertz technology Nondestructive Testing Terahertz Time-Domain Spectroscopy terahertz imaging composite materials 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(11): 1295
1 南昌航空大学测试与光电工程学院，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
基于超短激光脉冲泵浦砷化镓（GaAs）p-i-n异质结结构产生太赫兹辐射模型，通过数值模拟和理论分析，研究了干扰效应对产生太赫兹辐射的影响，以及i层厚度与干扰效应之间的相关性。结果显示，干扰效应会降低太赫兹脉冲的强度并使其频谱展宽，而且随着i层厚度的增加干扰效应的影响也在增加，该结果与已有的蒙特卡罗模拟结果相近。数值实验表明，超短激光泵浦GaAs p-i-n结构产生太赫兹脉冲源自于该结构中i层内的载流子振荡，且太赫兹脉冲特性依赖于载流子的浓度分布，干扰效应的影响以及载流子浓度分布依赖于i层厚度。
太赫兹技术 砷化镓 p-i-n异质结结构 干扰效应 中国激光
2023, 50(22): 2214001
1 上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海 201620
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
飞秒激光聚焦在空气中能够产生高能量超宽带的太赫兹辐射，这种强场太赫兹辐射在物态操控、太赫兹通信、生物医学成像等领域具有重要的应用价值。采用双色乃至多色激光场是提高气体等离子体中太赫兹辐射强度的关键路径之一。本文回顾了多色场驱动空气等离子体太赫兹辐射源的发展历程，按照单色场、双色场到三色场的发展脉络，从实验方案、理论原理、优化探索三方面综述了国内外多色飞秒光场驱动气体等离子体太赫兹辐射的研究现状和最新成果，并对该方向的未来发展进行了展望。
非线性光学 太赫兹技术 强场太赫兹辐射源 多色飞秒激光场 激光与等离子体相互作用 中国激光
2023, 50(17): 1714007
南开大学现代光学研究所天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室，天津 300350
受衍射极限的限制，传统太赫兹成像分辨率在毫米量级，无法满足目前前沿研究向微纳米尺度发展的主要趋势。高时空分辨率太赫兹成像技术成为当下太赫兹领域最重要的研究热点之一。近场太赫兹成像技术是实验中将太赫兹成像分辨率提升至微纳米量级的重要方法。介绍了近场太赫兹成像技术的基本原理，详述了多种近场太赫兹成像技术的发展历程与技术路线，从时空分辨能力、频谱分辨能力、成像质量、成像信噪比和适用场景等多个角度分析并总结了各种近场太赫兹成像技术的优势和不足。最后，讨论并展望了太赫兹超分辨成像未来的发展趋势。
天津大学太赫兹研究中心精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
连续域束缚态（BIC）是位于系统辐射连续域内的束缚态。在太赫兹波段，BIC为超高品质因数（Q）的功能器件的研发提供了新思路。基于超晶格模式的对称性保护原理，设计并数值研究了由经典金属裂环谐振器（SRR）组成的太赫兹BIC超表面。在BIC向远场泄漏的过程中，通过改变SRR的间隙宽度，系统形成了可观测的准BIC（QBIC）模式。通过采用Drude模型，研究了金属材料的欧姆损耗对QBIC模式Q值的影响。提出的BIC和QBIC模式对入射角度也具有独特的响应特征。所提出的SRR基BIC超表面不仅为开发高 Q 太赫兹功能器件提供了一个机制清晰且易于实现的框架，而且从损耗和角度依赖特性等方面为后续太赫兹波段BIC超表面的研究提供了思路。
华北水利水电大学电力学院，河南 郑州 450045
太赫兹波在电磁波谱中位于红外与微波之间，具有穿透性、瞬态性、宽带性、相干性、低能性等优越特性，可以揭示分子间弱的相互作用力。得益于太赫兹波产生和探测技术的发展，太赫兹的实际应用成为了可能。同时，随着机器学习的发展普及，进一步将太赫兹的应用范围扩展到非极性不敏感物质以及“指纹”谱近似的混合物。该文从太赫兹光学采样系统原理，光谱数据分析建模出发，系统讨论了太赫兹在农业领域的前沿应用进展。主要包括农业生物大分子检测、植物生理检测、土壤检测、农药抗生素残留检测、农产品质量检测、育种质量控制等方面。并且在此基础上展望未来发展的若干方向，以期助力太赫兹时域光谱技术赋能智慧农业。
光谱学 太赫兹技术 农业 研究进展 检测 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2300005
1 东华大学理学院, 上海 201620
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
太赫兹天线是太赫兹探测器的关键组成部分, 可以协助太赫兹探测器更加精确、更加快速地探测到太赫兹信号。主要针对所研发的分形蝶形天线尖端效应进行了深入的研究。设计了一款工作频率在0.1~2 THz之间的分形蝶形天线。该天线在0.6 THz频率下谐振, 其回波损耗最小可达到-15.89 dB, 最高增益为6.87 dB。所展示的谐振分形蝶形天线经过优化后, 可在弓尖(尖端)产生高度增强的局域场。借助这种高度集中的能量耦合效果可以有效地提高太赫兹探测器的性能。
太赫兹技术 太赫兹天线 太赫兹探测器 分形蝶形天线 尖端效应 terahertz technology terahertz antenna terahertz detector fractal butterfly antenna point effect
