光电导天线太赫兹辐射峰值调控研究

针对微结构光电导天线与飞秒激光之间相互作用效应以及辐射太赫兹波调控问题进行了研究。采用德鲁德-洛伦兹理论模型获得微结构光电导天线辐射光电流密度,通过时域有限差分把光电流密度迭代在激励网格上,结合麦克斯韦方程求解时变电磁场,并通过传输线格林函数获得多层介质近场到远场的辐射太赫兹波,建立了辐射光电流与辐射阻抗、电磁共振模式之间的关系模型,模拟仿真分析了微结构S型光电导天线太赫兹波辐射调控机理。研究结果表明:微结构改变了天线等效模型的辐射阻抗;同时得知耦合系数不为零时存在耦合作用,且随着耦合系数增大共振频率峰值发生辐射增强和位移;并通过设计S型光电导天线获得辐射峰值频率调整范围为0.50~0.80 THz之间,对比工形天线辐射峰值频率由原来的0.40 T移动到0.76 T,频率调整度75%,峰值辐射效率约提高70%。该研究工作为后续高功率光导天线太赫兹波辐射的共振中心频点以及结构设计奠定重要基础。     

太赫兹超材料吸收器的逆向设计

提出一种顶层图案为圆环加双开口谐振环结构的吸收器,并通过神经网络实现太赫兹超材料吸收器结构参数的逆向设计。该神经网络由输入层、输出层和5层隐藏层构成,输入为所需吸收率和品质因子,根据电磁共振理论将3个结构参数设定为输出。仿真结果表明,该吸收器在1.192 THz频率处的吸收率可达99.99%,在1.22 THz频率处品质因子可达31.7,其吸收性能与目标性能的误差最小为0.9%。所提方法显著简化了吸收器的设计过程,为太赫兹超材料的快速发展提供可能。     

FOX-7转晶行为的太赫兹光谱及理论计算研究

1, 1 -二氨基- 2, 2 -二硝基乙烯(FOX-7)是一款新型高能钝感炸药, 为了研究温度变化对其分子结构特性的影响, 利用太赫兹时域光谱技术对持续升温(298K→393 K)过程中FOX-7 在0.2—2.5 THz 频率范围内的吸收光谱进行了在线探测, 结果发现随着样品温度的升高, FOX-7 的吸收谱带发生变化, 于384 K 时出现一个新的吸收特征峰, 且该吸收峰的峰强逐渐升高. 基于密度泛函理论(DFT), 对样品在298 K 和393 K 温度下的晶体结构进行了小于2.5 THz 范围内吸收频谱的模拟计算, 完成了对FOX-7 两种晶型实验吸收特征峰的指认. 分析表明FOX-7 的分子结构会受温度的影响而发生改变, 互为异构晶型的基团表现出的振动模式不同, 温度384 K 时FOX-7 开始发生α→β 晶型转变, 且该晶型转变过程是可逆的, 新出现的1.12 THz 特征峰在393 K 时的振动是由—NO₂ 和—NH₂ 的摆动及各自的扭动所致.     

基于经验模态分解提高太赫兹频率分辨率的方法

太赫兹频率分辨率是影响物质鉴别的重要因素,但是由于太赫兹时域光谱系统中存在器件反射,使得参考信号和测量信号出现多个反射峰,时域信号长度截断导致频率分辨率很低。为了去除反射峰的影响,提出基于经验模态分解去除时域反射峰,从而提高太赫兹频率分辨率的方法。通过与太赫兹主峰的互相关定位时域反射峰,计算反射峰的上下包络和求平均值,获取本征模函数并代替反射峰,增加时域信号有效长度,提高太赫兹频域分辨率。空气中水蒸汽的太赫兹透射谱实验结果表明,该方法具有自适应去除多个反射峰的能力,对太赫兹时域信号修复效果良好,频率分辨率提高了12倍,而且未丢失有用的吸收谱信息,吸收峰的位置和个数与真实谱一致,很好地保留了太赫兹谱的鉴别能力。     

Influence of cutting off position of plasma filament formed by two-color femtosecond laser on terahertz generation

Femtosecond laser filamentation is a method of generating terahertz, which has wide application in terahertz subwavelength resolution imaging. In this paper, the plasma filament formed by femtosecond laser focusing was terminated with an alumina ceramics at different positions and the influence of the cutting off position of the plasma filament on the terahertz wave was studied. The results showed that the terahertz amplitude increases as the position approaches the end of the filament gradually. The stability of amplitude and peak frequency of the terahertz generated by the filament formed by two-color femtosecond laser via a lens with a longer focal length is lower than that through a lens with a shorter focal length, especially the terahertz amplitude at the end of the filament. The study will be helpful for future researchers in the field of THz sub-wavelength imaging utilizing femtosecond laser filament.     

基于四组分同时测定的PARAFAC和SWATLD算法及比较

邻苯二酚和对苯二酚是有毒物质,酪氨酸和色氨酸是天然氨基酸中仅有的会发光的组分,由于四组分光谱重叠,很难用常规方法直接定量检测。实验中采用三维荧光光谱结合平行因子和自加权交替三线性分解算法,邻苯二酚、对苯二酚、酪氨酸和色氨酸进行直接定量测定;同时,比较两种算法在定性测定和定量测定上的差别。当测量体系的成分数预估计值为4时,两种方法分辨后的回收率分别为(101.2±2.7)%,(99.3±3.0)%,(98.7±4.5)%,(101.6±4.7)%和(109.0±8.0)%,(91.3±11)%,(99.7±13)%,(98.1±11)%。试验结果表明,两种方法可用于四组分直接快速定量测定;通过对两种算法的比较,PARAFAC算法更具优势。     

太赫兹时域光谱的α/β型HMX定量研究

α/β型HMX为同分异构体,物理化学特性有较大差异。为了对α/β型HMX混合物进行定量研究,利用太赫兹时域光谱技术,对α/β型HMX单质与一定比例混合物进行了检测与分析。获得单质α/β型HMX在0.2~2 THz频段标准太赫兹吸收谱,采用线性拟合对α/β型HMX混合的太赫兹吸收谱进行分析建立预测方程,并预测未知样品。结果表明:α/β型HMX混合物在0.82 THz处的吸收强度与α型HMX的含量有较好的线性关系。α/β型HMX混合物在0.82 THz处的吸收特性可以用来进行α/β型HMX的定量检测。     

黄连、附片和茯苓内铜元素激光诱导击穿光谱分析

为了验证激光诱导击穿光谱技术对中药内重金属铜元素检测的可行性,以黄连、附片、茯苓作为检测对象,分别为其配制了一系列浓度不同的含铜样品。采用1 064 nm的纳秒脉冲激光器作为激发光源,八通道光谱仪进行光谱采集。选用Cu 324.7 nm作为特征谱线进行分析,实验确定最佳延迟时间为0.5μs。根据黄连、附片、茯苓的不同基体情况分别选取适当内标参量进行定量分析,所得线性拟合度分别为0.986,0.931,0.975,并与直接定标所得结果进行了对比。实验结果表明,内标法可提升拟合精度,激光诱导击穿光谱技术可用于中药重金属铜元素污染的快速检测。     

荧光法检测磷酸酯液压油外泄漏平台设计与实现

通过采用LS-55型荧光分光光度计对HyJet Ⅴ磷酸酯液压油以及Jet Oil Ⅱ、2197润滑油的荧光特性进行分析,提出了一种采用荧光法来检测磷酸酯液压油外泄漏的方法.通过选取合适的光源、滤光片、倍增管等器件,搭建了磷酸酯液压油外泄漏检测平台.并且通过实验验证了平台的可行性,为荧光法检测磷酸酯型液压油外泄漏的实际应用奠定了基础.     

多元散射校正在荧光谱分析中的应用研究

针对废水中氨基酸荧光分析过程中光谱数据去噪声处理过程,提出了基于多元散射校正思想建立相对荧光强度与浓度关系模型的方法,建立了荧光测量中多波段波谱系列线性模型。研究结果表明,实验数据进行线性拟合,色氨酸呈现出良好线性关系,通过多元散射校正方法进行光谱数据处理,有效降低了散射及测量环境噪声的影响,提高了光谱数据的信噪比,校正后数据更加准确的表征了色氨酸相对荧光强度与浓度数据之间的线性相关性。建立的多波段波谱系列线性模型为现场检测仪器研制过程中滤波片的选择及混合溶液的在线解析提供了理论依据。