1 上海大学物理系，上海 200444
2 上海电力大学电子与信息工程学院，上海 200090
3 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083
为探索单周期或亚周期的强场太赫兹脉冲抽运下各种材料的非线性光学响应，基于铌酸锂（LiNbO3）晶体，采用飞秒脉冲倾斜波前技术，获得了单脉冲能量为2.6 μJ、峰值场强为632 kV/cm的强太赫兹脉冲输出，并在该辐射源的基础上搭建了太赫兹抽运-光探测系统。利用该系统研究了硒化镓（GaSe）晶体的非线性光学响应，观测到亚周期的太赫兹脉冲诱导的光学双折射，其引起的相位变化与普克尔斯效应和克尔效应相关。研究结果为强场太赫兹抽运下介质的非线性效应分析提供了思路，为材料的电光系数和非线性折射率系数的测定提供了借鉴。
材料 铌酸锂晶体 倾斜波前 强太赫兹脉冲 非线性效应 中国激光
2023, 50(17): 1714018
镀膜是汽车、 船舶、 航空制造等行业必不可少的工艺步骤, 合理的漆膜厚度不仅有利于涂装质量的稳定, 还有利于节约涂料、 降低涂装成本。 随着工业 4.0的时代的到来, 在生产线上实现在线、 非接触的无损高精度检测是必然趋势。 相比于传统的测量手段, 基于飞行时间原理的太赫兹测厚方法能够实现非接触式的在线测量, 但是当样品的光学厚度较小时, 太赫兹脉冲将在时域发生混叠, 无法直接通过脉冲峰值位置获取准确的飞行时间。 针对这一问题, 建立了太赫兹反射信号的多元回归模型, 借助差分进化算法自动计算模型参数、 求解样品厚度, 实现了在样品折射率未知情况下对涂层厚度的自动测量; 提出了一种基于反射式太赫兹时域光谱系统与随机优化算法的厚度测量方法, 针对同一时域信号进行多次计算, 验证了差分进化算法的稳定性; 分析了样品基底所处平面的法线方向与太赫兹波出射方向之间的角度误差对测量结果的影响; 研究了飞行时间法应用于多层样品中测量各层厚度的可行性。 结果表明, 差分进化算法的计算结果较为稳定, 浸锌漆、 黑色漆和底漆三种样品厚度计算结果的不确定度分别为0.22 μm(223.87 μm), 0.05 μm(54.18 μm)及0.08 μm(284.95 μm), 折射率计算结果的不确定度分别为0.004(3.967), 0.002(2.091)和0.001(1.769); 对于浸锌漆样品, 1°的角度误差带来0.073 μm的测量误差, 测量结果对角度误差具有较强的稳健性。 由于多重反射效应的存在, 该方法虽然可以求得多层样品太赫兹测量信号中各个反射脉冲的飞行时间, 但不能区分反射脉冲来自哪一个反射界面, 从而无法求解各层涂层的厚度。 分析证明, 基于飞行时间原理的测厚方法简单易行, 可以较为准确地测量单层样品的厚度, 对角度误差不敏感; 在拓展到对多层样品进行测量时, 该方法具有较大的局限性, 不能在时域上区分多重反射脉冲, 无法准确计算各层介质的厚度与折射率。
太赫兹脉冲光谱 飞行时间模型 差分进化算法 Terahertz spectroscopy Time of flight Differential evolution algorithm 光谱学与光谱分析
2020, 40(10): 3066
具有大尺寸(001)晶面的有机晶体DAST(4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐)的生长对构建高强度宽带THz辐射源具有重要意义, 但也极具 挑战性。本论文采用斜板法结合缓慢冷却技术, 研究了生长液浓度对晶体长宽比的影响。通过对生长条件的精确控制, 生长出了具有大面积(001)晶面的DAST 晶体。经检测, 晶体具有良好的表面质量。晶体在无需表面抛光的条件下, 实现了单周期太赫兹脉冲输出, 光-太赫兹转换效率达到0.66%。
DAST晶体 大尺寸(001)晶面 太赫兹脉冲 DAST crystal large (001) surface area THz pulse
上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
太赫兹(THz)波是频率位于0.1 THz～10 THz的电磁波。因其具有非电离性，以及可与多数生物分子产生共振响应等特性，在生物医学领域有着巨大应用潜力，尤其在肿瘤检测方面。太赫兹成像技术作为生物医学领域一种新的成像技术，吸引国内外多个研究小组对其开展深入研究。本文列举分析了多种太赫兹成像技术在肿瘤检测的应用，其中可分为太赫兹扫描成像、太赫兹层析成像、太赫兹全息成像以及太赫兹近场成像，介绍了这些成像方式的基本原理以及国内外研究现状，最后对太赫兹成像技术在生物领域的未来做出展望。
太赫兹脉冲成像 连续波太赫兹成像 太赫兹层析成像 太赫兹全息成像 太赫兹近场成像 terahertz pulse imaging continuous-wave terahertz imaging terahertz tomography imaging terahertz holography imaging terahertz near-field imaging
1 中央民族大学理学院, 北京 100081
2 首都师范大学物理系, 北京市成像技术高精尖中心, 北京市太赫兹波谱与成像重点实验室, 太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
根据纸币防伪特征区域载体材料与制作工艺的不同, 利用透射式太赫兹脉冲成像技术对2005版真伪百元人民币的白水印和安全线两处防伪特征区域进行逐点扫描获取相应的太赫兹时域信号, 然后对太赫兹波形进行数据处理获得时域显示模式成像及频域显示模式成像。 将真钞和假钞的成像结果进行对比, 发现白水印、 安全线部位的真假钞成像结果区别明显, 证实太赫兹脉冲成像技术能够真实、 有效地对真假人民币进行多区域、 多维度的准确鉴定。
太赫兹脉冲成像技术 假钞鉴别 显示模式 Terahertz pulse imaging technique Counterfeit identification Display mode 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 2021
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 天津大学太赫兹中心, 天津 300072
在汽车工业、 飞机、 船舶等领域中, 油漆的涂层厚度管理对产品防水、 防锈功能和颜色效果有着重要影响, 但是目前采用的商业化涂层测厚仪都是接触式, 并且很难直接获得多层涂层中的各层厚度。 利用反射式太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统探测样品的太赫兹脉冲光谱, 基于脉冲回波的飞行时间建立简易的单点漆膜厚度提取模型。 并通过最小二乘法拟合油漆样品的光学厚度与几何厚度之间的线性关系计算出12种涂覆在铝板上的油漆样品的测量折射率, 发现金属油漆与非金属油漆在太赫兹波段的折射率存在较大的差异, 闪光银色油漆样品的测量折射率为5.15, 而白色油漆样品的测量折射率仅为2.64。 在单层白色油漆样品厚度分布均匀的区域内测量50个点的膜厚, 以磁/涡流感应涂层测厚仪的测量数据为参考标准, 得到的厚度平均值为71.7 μm, 测量误差为3.5 μm。 对双层油漆样品进行二维扫描, 测得白色油漆和底漆的厚度分布分别是(233±13)和(130±11) μm。 同样, 通过黑色三层油漆样品和银色三层油漆样品的二维分布图, 分析了各层的漆膜厚度及其分布的均匀性。 结果表明, 太赫兹脉冲光谱法实现了1～3层漆膜的厚度测量及其分布均匀性评估, 该方法对金属油漆的厚度分辨力较高, 并且可通过非接触探测样品的太赫兹脉冲光谱, 获得多层油漆的各层厚度及厚度的二维分布信息, 易于实现喷涂质量的评估。
太赫兹脉冲光谱法 飞行时间 多层 涂层厚度 非接触 均匀性 THz-TDS Time-of-flight Multilayer Coating thickness Non-contact Uniformity 光谱学与光谱分析
2017, 37(11): 3332
西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室，陕西 西安 710071
为了降低硬件设计的难度，采用有限新息率(FRI)理论，通过选择合适的采样核函数，对太赫兹脉冲信号以高于信号的新息率的速率进行采样，进而利用子空间算法对它的自由参量进行估计，重建出原始信号。一般信号的新息率远远低于信号的带宽，这样就大大降低了采样速率。通过延时估计误差，验证FRI 采样理论对太赫兹脉冲信号采样的正确性以及子空间算法对信号重建的有效性。
有限新息率 采样速率 太赫兹脉冲信号 子空间算法 Finite Rate of Innovation sampling rate THz pulse signal subspace algorithm 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(3): 378
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所
2 微系统与太赫兹研究中心，四川 绵阳 621999
太赫兹脉冲单次测量技术对于不可逆或者单次超快过程的太赫兹光谱研究具有重要意义。为了实现无畸变的高频率分辨率的太赫兹脉冲单次探测，利用光栅产生了一束具有倾斜前沿的飞秒探测脉冲，并利用该探测脉冲实现了对太赫兹脉冲时域电场波形的单次测量，测量时间范围达到20 ps，频谱覆盖0.1 THz~2.5 THz 范围。且测量的结果与使用传统电光采样方法测量的结果相符合。对于基于光栅产生倾斜脉冲前沿的太赫兹脉冲单次测量方法进行了建模分析，获得了光栅和光学元件参数的选取，以及光路设计等指导性结论。
太赫兹脉冲 单次测量 光栅 倾斜脉冲前沿 terahertz pulse single shot measurement optical grating pulse front tilting 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(1): 23
华中科技大学 武汉光电国家实验室, 武汉430074
为了研究啁啾太赫兹脉冲诱导后的CO分子取向, 采用刚性转子近似求解含时薛定谔方程的方法, 进行了理论分析和数值仿真。为了在较低太赫兹场强时获得较好的取向效果, 采用了飞秒激光结合啁啾太赫兹脉冲的方案。结果表明, 分子取向程度可增强81%。在有限温度条件下, 飞秒激光结合啁啾太赫兹脉冲诱导分子取向的效率随温度的升高而降低;相对于少周期太赫兹脉冲, 啁啾太赫兹脉冲有诱导分子取向的优越性。这一结果对提高CO分子取向程度是有意义的。
激光物理 分子取向 刚性转子模型 啁啾太赫兹脉冲 laser physics molecular orientation rigid rotor model chirped terahertz pulse
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 西安交通大学 电子与信息工程学院, 西安 710049
基于n型硅在强电场下的热电子效应，初步研制了一种采用过模结构的0.14 THz高功率太赫兹脉冲探测器。该探测器由基模波导WR6、过渡波导、过模波导WR10,n型硅探测芯片和偏置恒流源组成。模拟分析了探测器的工作过程，给出了相对灵敏度表达式，结果表明过模探测器能很好地工作在TE10模式。合理设计了探测芯片的结构参数和加工工艺，完成了探测芯片的加工和探测器样机的制作。将探测器样机在0.14 THz相对论表面波振荡器的辐射场进行了初步的验证性实验，并与二极管检波器的测量结果进行了对比分析。结果表明：过模探测器样机的响应时间在ps量级，相对灵敏度约为0.12 kW-1，最大承受功率至少为数十W，可用于0.14 THz高功率脉冲的直接探测。
高功率太赫兹脉冲 过模 探测器 热电子 high-power terahertz pulse overmoded detector hot electron 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2959
