太赫茲（Terahertz,THz）波指頻率處于0.1—10 THz之間的電磁輻射,太赫茲科學(xué)與技術(shù)經(jīng)過近20年的發(fā)展,為研究物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、材料等物質(zhì)科學(xué)帶來許多應(yīng)用,是“改變未來世界的十大科技”之一。太赫茲波由于其獨(dú)有的諸如指紋譜,高透性,非電離光子能量（1 THz～4 meV）,帶寬較寬等優(yōu)越性質(zhì),在諸如物質(zhì)傳感、無損檢測、生物探測、高速無線通訊（6G）等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。特別地,在太赫茲波成像方面,可實現(xiàn)化學(xué)識別、安檢成像、工業(yè)檢測、生物組織（比如腫瘤組織）表征/診斷等應(yīng)用。但是,傳統(tǒng)的太赫茲成像會受到Rayleigh衍射極限的制約,其空間分辨率極限被限制在波長量級（1 THz～300 μm）,難以突破毫米水平,這大大限制了太赫茲成像在微觀領(lǐng)域的應(yīng)用。區(qū)別于遠(yuǎn)場成像,在近場利用倏逝波對目標(biāo)進(jìn)行感知是突破Rayleigh衍射極限的一種有效途徑。目前國際上發(fā)展的近場太赫茲超衍射分辨技術(shù)主要有近場機(jī)械掃描式和近場電光采樣式兩種,它們雖然都能實現(xiàn)太赫茲波超分辨成像,但其中前者具有對樣品存在侵入式干擾、因機(jī)械移動帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定性、掃描時間較長、系統(tǒng)參數(shù)無法靈活調(diào)節(jié)（“... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１＿１太赫茲波在電磁波譜中的位置

?引?言???ｗｍｍｍｍｍＬ?＇零ｆ：、＇??Ｈｉｍ?靄?贏＃ｉｍ??—＾＾７?＼??ｉ５Ｈｓａ＾Ｈ＾?Ｊｆｍｉ％?Ｍｍｍ＾??圖１－２太赫茲輻射的性質(zhì)及應(yīng)用。??４）水吸收特性：水分子對太赫茲波有非常強(qiáng)的吸收［９］。利用這一特性，太赫??茲波可以用于區(qū)分不同含水量的組織［１（）］或是根據(jù)同種細(xì)菌在不同水合??程度來標(biāo)記其生命狀態(tài)［１１］。??５）帶寬大：與毫米波相比，太赫茲波帶寬更大，可實現(xiàn)更快的無線通訊，??在即將到來的６Ｇ時代有著巨大的應(yīng)用前景％［１３］。??此外，研宂人員還發(fā)展了一種利用皮秒級太赫茲脈沖對樣品進(jìn)行相干檢測的??技術(shù)?太赫茲時域光譜技術(shù)（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ?ｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎ?ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，?ＴＨｚ－ＴＤＳ）［１４］。??ＴＨｚ－ＴＤＳ可以同時獲得太赫茲脈沖的電場振幅和相位信息，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：??１）信噪比髙：因為ＴＨｚ－ＴＤＳ是一種相干探測技術(shù)，能夠很好地抑制環(huán)境噪??聲，通常系統(tǒng)信噪比（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ，ＳＮＲ）可以大于?１０００（６５ｄＢ），??商用ＴＨｚ－ＴＤＳ的信噪比甚至能超過１００００?（８５?ｄＢ）。??２）頻譜寬：通常ＴＨｚ－ＴＤＳ的檢測帶寬通�？梢院w０．０５—２ＴＨｚ的頻譜范??圍，經(jīng)過設(shè)計的超寬帶ＴＨｚ－ＴＤＳ可以檢測整個太赫茲頻段［１５］。??３）瞬態(tài)性：ＴＨｚ－ＴＤＳ具有亞皮秒量級的時間分辨率，可用于超快過程的測??量。??得益于以上優(yōu)點(diǎn)，ＴＨｚ－ＴＤＳ被廣泛應(yīng)用于材料、物理、化學(xué)、生物、安檢等??領(lǐng)域。目前在ＴＨｚ－ＴＤＳ中產(chǎn)生太赫茲脈沖主要方法有：??１）光電導(dǎo)天線??光電導(dǎo)天線（Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉ

到電光晶體會引起折射率橢球的變??化，入射到同一位置的飛秒激光探測脈沖的偏振態(tài)也會隨之改變，在不同時間延??遲位置，結(jié)合平衡探測的方法測量出探測激光的偏振態(tài)變化便可以獲得太赫茲脈??沖的時域波形。??１．２太赫茲波成像簡介??１．２．?１太赫茲波成像的應(yīng)用??利用上述性質(zhì)，太赫茲波成像在許多領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。??［：．?］?（??Ｉ?遍．．．．．．．．．－＾５５５?＋?�。海�??■■■?—?］?Ｈ２Ｃ２０４??光學(xué)圖片?？?Ｃ８Ｈ１０Ｎ４〇２??太赫茲成像??圖１－３利用太赫茲波的指紋譜特性實現(xiàn)化學(xué)識別Ｍ。重印??（改編）文獻(xiàn)Ｍ已獲授權(quán)，版權(quán)歸美國化學(xué)學(xué)會（ＡＣＳ）??所有。??４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]數(shù)字鎖相放大器技術(shù)及光譜檢測應(yīng)用進(jìn)展[J]. 杜振輝,張永明,劉翰蔚,王玉祥,張帥.  測控技術(shù). 2019(11)
[2]高速太赫茲時域光譜系統(tǒng)中平衡探測器的設(shè)計[J]. 張宏飛,蘇波,JONES David R,何敬鎖,張存林.  太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報. 2019(05)
[3]超寬帶太赫茲時域光譜探測技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 董家蒙,彭曉昱,馬曉輝,劉毅,魏東山,崔洪亮,杜春雷.  光譜學(xué)與光譜分析. 2016(05)

博士論文
[1]中波紅外金屬線柵偏振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與特性研究[D]. 孔園園.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2018



本文編號：3590973