Extraordinary terahertz transmission through subwavelength spindle-like apertures in NbN filmExtraordinary terahertz transmission through subwavelength spindle-like apertures in NbN filmExtraordinary terahertz transmission through subwavelength spindle-like apertures in NbN filmExtraordinary terahertz transmission through subwavelength spindle-like apertures in NbN film

We studied numerically the temperature dependent extraordinary terahertz transmission through niobium nitride （NbN） film perforated with subwavelength spindle-like apertures. Both the resonant frequency and intensity of extraor- dinary terahertz transmission peaks can be greatly modified by the transition of NbN film from the normal state to the superconducting state. An enhancement of the （~1,0） NbN/magnesium oxide （MgO） peak intensity as high as 200% is demonstrated due to the combined contribution of both the superconducting transition and the excitation of localized surface plasmons （LSPs） around the apertures. The extraordinary terahertz transmission through spindle-fike hole arrays patterned on the NbN film can pave the way for us to explore novel active tuning devices.     

超导纳米线单光子探测器

利用磁控溅射、电子束光刻和反应离子刻蚀等微加工技术,开展了超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的研究.通过对SNSPD的设计和制备工艺参数的优化,成功制备出了高质量的SNSPD.单光子检测实验表明,制备的SNSPD对660 nm波长的光信号,系统检测效率可达30%,对1550 nm波长光信号,最大系统检测效率为4.2%.在平均暗计数小于10 c/s的情况下,系统检测效率大于20%(660 nm)和3%(1550 nm). 关键词： 单光子 氮化铌 纳米线 探测器     

高速、低噪声超导HEB太赫兹检测系统

本文介绍了一款高速、低噪声超导热电子测辐射热计(hot electron bolometer,HEB)的太赫兹检测系统,实验结果显示其有效提高了中频带宽(7.4GHz),减小了噪声温度(@0.65THz,系统在最佳偏置点的双边带(DSB)噪声温度为1185K).同时,用此款超导HEB太赫兹检测系统验证了改进后的傅里叶变换光谱仪(FTS)系统的稳定性及可靠性.     

用低温扫描电子显微镜观察 YBaCuO 超导薄膜的临界电流密度 J_c 的分布

利用低温扫描电子显微镜(LTSEM),我们对高温超导 YBaCuO 外延膜的临界电流密度J_c 和临界温度 T_c 的分布进行了观察.低温扫描电镜是目前可以观察超导薄膜中 J_c、T_c 分布情况的仪器,本文详细说明了利用 LTSEM 来观察超导薄膜 J_c、T_c 分布情况的原理,以及如何将 SEM 改装为 LTSEM.实验结果表明 YBaCuO 外延膜表面临界电流密度 J_c 和临界温度 T_c 的分布是不均匀的,但其不均匀性比多晶膜小得多,而且其分布情况与膜的表面形貌有关.     

超导Tl2Ba2CaCu2O8+x 薄膜的太赫兹复电导率的提取

采用低温太赫兹时域光谱系统, 测试了高温超导 Tl2Ba2CaCu2O8+x 薄膜的太赫兹透射谱, 并提取了它在不同温度下的太赫兹电导率. 研究过程中发现提取后的参数存在电导率随频率波动大、与理论值偏差较大等问题.通过对基片厚度和太赫兹波入射角度的误差对高温超导薄膜电导率的影响进行了分析, 结果表明导致数据波动大是由于基片厚度的偏差引起的. 针对厚度差的影响, 一种矫正方法被提出, 通过对厚度的修正, 提高了数据提取的质量.     

利用样品阱实现太赫兹超材料的超微量传感

提出了一种基于太赫兹(terahertz, THz)类电磁诱导透明(electromagnetically induced transpanrency like,EIT-like)效应的样品阱超材料传感器.传感器基础单元结构由一根金属线和一对开口谐振环(split ring resonators, SRRs)组成,二者耦合产生类EIT效应,在1.067 THz处得到一个半高全宽为178 GHz的透明峰,透明峰最大透过率为89.71%.其传感单位体积灵敏度为178 GHz/(RIU·mm³),进一步分析该超材料谐振频点处的电场分布,发现两侧SRRs的开口处电场最强.我们设计构建样品阱仅在开口最强电场处,以光刻胶为待测物填入样品阱,并成功测得50 GHz频偏,验证样品阱结构可以运用于传感中.经研究分析,样品阱结构成功将样本量缩减至超微量级别,单位体积灵敏度提升至5538 GHz/(RIU·mm³),提高了31倍.该样品阱成功实现对水、人皮肤和大鼠皮肤样本的鉴别,表明了构建样品阱在THz超材料超微量检测领域具有潜在的应用价值.     

太赫兹检测技术

太赫兹(terahertz,简称THz)检测技术是THz技术应用的一个关键环节,它涉及物理学、材料科学、半导体技术、光电子学和超导电子学,是一门综合性很强的技术。文章介绍了一些比较典型的THz检测技术的原理及其应用,特别是国内学者在这方面的工作。     

氨基酸的太赫兹光谱温度相关性研究

采用可调温太赫兹时域光谱(TDS-THz)系统,测量了脂肪族L-天冬酰胺、L-半胱氨酸、L-丙氨酸和芳香族L-酪氨酸四种氨基酸在低温下的温度特性,实验中,分别在降温和升温过程中选取了以下温度节点：常温,250,200,150,100,70,40,10以及4.5 K等,观察样品对太赫兹吸收光谱的异同;结合傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对室温下上述四种氨基酸在低频段(0.5～2 THz)范围内的吸收峰进行了验证,同时采用拉曼光谱仪测试了高频段(3～6 THz)范围内的这四种氨基酸在常温下的拉曼强度,以此来验证了实验的准确性。结果表明：脂肪族和芳香族氨基酸太赫兹光谱对温度变化的响应存在差异,随着温度降低,两类氨基酸的吸收峰位置均发生蓝移现象, 同时部分氨基酸出现新的吸收峰,但是吸收峰线宽的变化略有不同。最后,采用量子化学Gaussian 09软件包,分别选取一种脂肪族氨基酸和一种芳香族氨基酸,通过密度泛函理论对其单分子和晶胞结构进行了计算,对比测试结果可以得出两种氨基酸的振动模式是由分子间作用力形成的。     

Nb5 N6 microbolometer arrays for terahertz detection

A novel room-temperature microbolometer array chip consisting of an Nb5N6 thin film microbridge and a dipole planar antenna, which is used as a terahertz (THz) detector, is described in this paper. Due to the high-temperature coefficient of the resistance of the Nb5N6 thin film, which is as high as -0.7% K-1 , such an antenna-coupled microbolometer is ideal for detecting signals in a frequency range from 0.22THz to 0.33THz. The dc responsivity, calculated from the measured I-V curve of the Nb5N6 microbolometer, is about -760 V/W at a bias current of 0.19mA. A typical noise voltage as low as 10 nV/Hz 1/2 yields a low noise equivalent power (NEP) of 1.3×10-11W/Hz 1/2 at a modulation frequency above 4kHz, and the best RF responsivity, characterized using an infrared device measuring method, is about 580V/W, with the corresponding NEP being 1.7×10-11W/Hz 1/2 . In order to further test the performance of the Nb5N6 microbolometer, we construct a quasi-optical type receiver by attaching it to a hyperhemispherical silicon lens, and the result is that the best responsivity of the receiver is up to 320V/W. This work could offer another way to develop a large scale focal-plane array in silicon using simple techniques and at low cost.     

D-，L-和DL-奥硝唑随温度变化的太赫兹光谱

利用太赫兹时域光谱 （terahertz time domain spectroscopy,THz-TDS） 技术,在6 K到298 K之间,测量了D-,L-和DL-奥硝唑随温度变化的太赫兹（THz）光谱.实验结果表明,在0.3到2.5 THz波段,在常温时D-和L-奥硝唑的吸收峰几乎相同,但与DL-奥硝唑的吸收峰存在差异,到低温时这种差异变得更加明显,为鉴别奥硝唑旋光异构体与其消旋体提供了新的方法;低温时观察到了在常温时很难分辨的吸收峰,为振动模式指认提供更多的信息;随着温度的升高,吸收峰中心频率朝着低频的方向单调偏移,通过对实验数据的拟合,发现振动模式随温度变化符合Bose-Einstein统计规律.最后对奥硝唑旋光异构体及其消旋体分子进行量子化学计算,并模拟得到0.2—2.5 THz的低频振动光谱,根据光谱实验结果,从分子水平上对其特征吸收信号进行了理论分析. 关键词： 振动光谱 奥硝唑 对映异构体 THz时域光谱技术