基于直接离散方式的磁化铁氧体材料电磁散射的时域有限差分方法分析

根据磁化铁氧体材料的磁场强度和磁感应强度之间色散的本构关系式,利用时间微分算子/t和jω的时域和频域对应关系,将磁化铁氧体材料频域的本构关系转化为时域的本构关系,然后将时间微分算子/t在时域采用直接离散的方式,得到磁场强度和磁感应强度的时域有限差分迭代式.数值结果表明,该方法易于实现,简单可行,并节约内存. 关键词： 电磁散射 磁化铁氧体 时域有限差分方法 直接离散方法     

超低温高电场下GaAs的电子太赫兹功耗谱的研究

利用自由空间太赫兹电光取样方法,测量了在高电场下,GaAs中受飞秒激光脉冲激发的电子所辐射出的太赫兹电磁波,发现从样品中辐射出的和电子加速度成正比的太赫兹电磁波电场强度E_THz（t）,表现出双极特性.通过分析GaAs中辐射出的太赫兹电磁波的傅里叶变换谱,首次实验上得到在阶跃电场下的GaAs的电子太赫兹功耗谱.研究发现,当电场小于50 kV/cm时,由电子谷间散射引起的负功耗（即增益）的截止频率ν_c,随着电场的增大而增大;当电场大于50 kV/cm时,负功耗的截止频率ν_c开始在750 GHz（10 K）附近饱和. 关键词： 太赫兹 非平衡载流子 功耗谱 谷间散射     

玉米油光学参数的太赫兹波精确测定研究

利用太赫兹电磁波时域光谱（THz-TDS）技术对玉米油进行了测量.考虑容器对参数测量的影响,使用传输函数逼近方法来计算分析玉米油的折射率、吸收系数等重要的光学参数.与传统的太赫兹电磁波数值计算方法比较,传输函数逼近方法在分析玉米油的光学参数方面具有很高精度.结果表明,该测量分析方法对植物油品质检测具有重要指导意义. 关键词： 太赫兹时域谱 玉米油 光学参数 吸收系数     

双色场诱导气体产生相干可控的四次谐波

利用钛宝石飞秒激光器输出的基频脉冲ω及其倍频脉冲2ω所构成双色场作用空气, 实验中检测到了中心波长处于真空紫外波段的四阶谐波. 在气体未发生电离的情况下, 四次谐波强度对双色场的能力依赖关系显示其产生是参量过程2ω+ω+ω→4ω的贡献. 当气体发生电离, 四次谐波强度与双色场相对相位有关, 可通过双色场相干控制. 实验研究了四次谐波对双色场相位的依赖性以及与太赫兹波的关联性, 其结果与数值模拟结果相符, 分析发现当气体发生电离时四次谐波的产生过程存在太赫兹辐射Ω_THz的参与, 是参量过程2ω+2ω±Ω_THz→4ω和2ω+ω+ω→4ω的共同贡献.     

基于科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器

太赫兹滤波器是太赫兹通信、太赫兹成像和太赫兹检测等太赫兹应用系统中不可或缺的功能器件。按照不同的分类方式,滤波器有不同的种类,常见的按照选频功能可分为高通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器和带通滤波器。为了实现在太赫兹波段的滤波效果,世界各地的研究人员利用不同的结构、材料和控制方式实现了功能各异的太赫兹滤波器,但是考虑到设计的器件要应用到太赫兹系统中,成本低廉、结构简单、性能优越的太赫兹滤波器一直是研究人员的追求。分形概念自提出以来在很多研究领域都有了快速发展,但是在太赫兹波段的应用还不是很常见,特别是应用于太赫兹功能器件的设计。引入分形中科赫曲线的概念设计并制备了一种新型的太赫兹带通滤波器,该滤波器是在金属薄膜上刻蚀出科赫曲线分形结构,当太赫兹波垂直入射到该滤波器时候实现了在太赫兹波段的窄带滤波。在滤波器的设计过程中,追求理论与实验相结合,首先在电磁仿真软件中建立科赫曲线分形结构滤波器模型进行计算,探究分形结构应用于太赫兹波段进行滤波的可行性,在进行多次计算之后得到优化后的尺寸和结构,然后根据优化后的尺寸加工出科赫曲线分形结构太赫兹滤波器样品,并且将样品放在太赫兹时域光谱系统中进行实验测量,得到实验数据后与仿真结果进行比较。在仿真中利用了时域有限差分法模拟科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器的传输特性,优化后的仿真结果表明:滤波器的谐振频率为0.715 THz,透射系数能够达到0.92,-3 dB带宽为21.9 GHz,将仿真得到的散射参数进行S参数反演得到了太赫兹滤波器样品的电磁参数,这在理论上分析了太赫兹波在谐振点处产生透射增强的原因。利用飞秒激光微加工系统制备了尺寸优化后的科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器样品,然后使用太赫兹时域光谱系统对样品的传输特性进行测试,对实验得到的时域数据进行快速傅里叶变换之后得到频域数据,再把频域数据进行归一化处理后与之前的电磁仿真结果进行对比,发现实验测得的结果与电磁软件仿真得到的结果较为吻合。     

基于太赫兹谱分析中药材鉴别

中草药分析与鉴定对中草药质量控制意义重大,以飞秒激光为基础的太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是一种新型相干远红外光谱测量技术。为了研究基于太赫兹谱的中药材鉴别可行性,应用THz-TDS研究了室温下黄芪、当归、杜仲及三种掺杂的黄芪在0.2~2.2 THz范围内的光学特性,得到了对应的时域谱、频域谱和吸收谱。结果表明在此波段三种中草药的时域谱、频域谱及吸收谱存在显著差异;三种掺杂黄芪的频域谱、吸收谱虽相似但也有明显不同。利用太赫兹时域光谱技术鉴别中药材是可行的,它可为中草药质量控制提供一种新的方法。     

可调谐位相型光瞳滤波器的横向光学超分辨和轴向扩展焦深

为克服传统光瞳滤波器的缺点,实现系统光学超分辨性能的可调谐性,设计了一种新型可调谐的位相型光瞳滤波器.该光瞳滤波器包括两个λ/4波片和置于其间的λ/2波片,其中λ/2波片分为两个可作相对旋转的区域.研究结果表明,通过旋转λ/2波片的任意一区域不仅可以实现系统横向光学超分辨能力的可调性,而且可以在横向分辨能力提高的同时实现光学系统轴向焦深的扩展以及轴向焦移. 关键词： 光学超分辨 位相型光瞳滤波器 可调谐     

掺钼ZnO透明导电薄膜的太赫兹电磁波传输性质

采用直流磁控反应溅射方法,通过调节氧分压在玻璃基底上制备了不同载流子浓度的掺Mo的ZnO（ZMO）透明导电薄膜.应用太赫兹电磁波时域光谱技术研究了ZMO导电膜的太赫兹电磁波透射性质及介电响应,得到了与频率相关的电导率、能量吸收和薄膜折射率,实验结果与经典Drude模型相符很好.ZMO导电膜的太赫兹电磁波脉冲透射性质表明,通过调节ZMO薄膜的载流子浓度,该导电膜可作为应用于衬底和光学器件等太赫兹电磁波频率范围的宽带抗反射涂层. 关键词： 太赫兹电磁波光谱 薄膜电导率 宽带抗反射 透明导电薄膜     

色散补偿光子晶体光纤结构参数对其色散的影响

光子晶体光纤由于其灵活可调的色散特性用作色散补偿具有极大的应用潜力. 设计了一种色散补偿光子晶体光纤, 并运用频域有限差分法模拟了其色散特性,从理论上分析了其结构参数孔间距Λ和空气占空比d/Λ对该光子晶体光纤的色散系数的影响, 并且实际制备出了3种不同结构参数的光子晶体光纤. 通过对其色散曲线对比分析表明: 当光子晶体光纤孔间距在1 μm附近时, 其色散系数随着孔间距Λ和占空比d/Λ的增大而增加, 但对于孔间距Λ的变化比占空比d/Λ更为敏感, 并且随着孔间距Λ的增加,其对色散系数的影响能力逐渐减小. 设计并制备的光子晶体光纤在1550 nm处的色散系数为-241.5 ps·nm^-1·km^-1, 相对色散斜率为0.0018, 具有较好的色散补偿能力. 关键词： 色散 色散补偿 光子晶体光纤 结构参数     

烷烃混合气体的太赫兹光谱分析

太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是近十多年发展起来的一种新的远红外光谱技术,在气体研究方面有了一定进展,尤其是对极性气体,而对非极性气体研究较少。本文以干馏气、天然气以及各种沼气的主要成分CH₄, C₂H₆和C₃H₈气体(非极性气体)为研究对象,首先对CH₄,C₂H₆和C₃H₈三种纯气进行测量,利用THz-TDS技术得到其太赫兹频域谱和相位谱,然后将其以不同比例、不同种类混合成二元气体,进一步研究混合气体的频域谱和相位谱。实验结果表明CH₄,C₂H₆对太赫兹波的吸收很小而C₃H₈对太赫兹波有一定的吸收,这与C₃H₈极性增强的物理特性相符合。为了实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,本文利用BP人工神经网络法对上述二元混合体系的太赫兹频域谱进行分析,对训练集和预测集分别计算了混合气体的压强和各成分浓度的预测值与实际值的相关系数,训练集和预测集的相关系数取值分别为0.994～0.999和0.981～0.993。研究表明,利用太赫兹时域光谱技术结合BP人工神经网络数学方法可以实现对烷烃混合气体的压强和各成分浓度的定量分析,使THz-TDS技术在气体领域研究范围更加广阔。     

中草药植物白光漫反射光谱研究

测定了 5 7种中草药植物的药用部分的白光漫反射光谱 ,与传统的紫外分光光度法及红外分光光度法相比 ,这种测定方法不用截取样品 ,可作无损检测 ,且测定过程简便。从测定结果发现 ,这些白光漫反射光谱都具有可作识别的特征峰 ,显然中草药的白光漫反射光谱可作为中草药鉴别的一种辅助方法。从测定的白光漫反射光谱中 ,还发现药用部分为地上部分的 (阳光下生长的 )在 6 5 0～ 6 90nm区间具有明显的大吸收峰 ,而药用部分为地下部分的或植物体内的 (不在阳光下生长的 ,如种子 )则没有 ,因此可利用某些中草药植物在 6 5 0～ 6 90nm区间的吸收特性用光控方法调控中草药的栽培生产 ,提高中草药的质量与产量。     

偏最小二乘法和THz-TDS在正品大黄鉴别中的应用

太赫兹技术的发展近年来受到广泛的关注并被应用于热点。中草药大黄的品质鉴定对于中药制剂的质量控制具有重要的意义。利用大黄的太赫兹时域光谱结合偏最小二乘法（PLS）模型对基于41个正品和非正品大黄的中草药鉴别模型进行了研究。首先采集大黄样品的太赫兹时域光谱（THz-TDS）信号,然后将化学计量学方法用于这些大黄样品太赫兹光谱的信号处理与建模,再建立基于太赫兹光谱的大黄品质鉴定的偏最小二乘模型方法。应用S-G一阶导数、去趋势、标准正态变换、自标度化、均值中心化等方法对原始时域谱预处理再与未经预处理的结果相比,偏最小二乘（PLS）模型的预测正确率从80%明显提高到90%。在模型建立和模型检验中,采用留一法（LOO）选取训练集和检验集样本。利用留一法交叉验证确定了PLS模型的最佳主因子数。结果表明,当采用均值中心化方法时,PLS模型的RMSECV和RMSEP的值均达到了最小,分别为0.076 6和0.169 0。研究结果表明,THz-TDS技术结合化学计量学方法能够快速、准确的对大黄的真伪进行鉴别,直接使用太赫兹时域光谱而不使用计算后的吸收谱有两个优点： （1）在分频测定和光谱信号处理时无需考虑样品的厚度;（2）使光谱信号处理过程得到简化。该技术也可以对其他中草药进行鉴别和质量控制。该法快速、简单、无污染、无需样品预处理,是一种有发展前景的中草药无损检测方法。     

原子吸收法建立舒筋活血中成药的无机元素的控制方法的探讨

人们已认识到无机元素与中成药的疗效有密切相关。但是在研究舒筋活血中成药化学成分的质量控制时, 无机成分常被忽视。 文章用原子吸收光谱法,测定了中成药大活络丸和几种中药中15种无机元素Cu, Ca, Fe, K, Mg, Mo, Ni, Sr, V, Mn, Zn, Na, Cr, Cd和Hg的含量, 探讨了无机元素与中药的药效关系,并通过大活络丸与几种中药所含无机元素含量的对照比较, 得出大活络丸中Fe, Cu, Mn和Zn等与药效之间的关系。中成药大活络丸中所含一定量的Fe, Cu, Mn和Zn等微量元素与其祛风除湿,理气豁痰,舒筋活络等药效存在一定关联。对大活络丸的无机元素测定与分析可为今后其指纹图谱的建立提供数据和参考依据。     

基于支持向量机的中药太赫兹光谱鉴别

文章将支持向量机用于中药材太赫兹光谱识别.利用太赫兹光谱系统测得三组相似中药炙甘草和生甘草、南柴胡和北柴胡、山豆根和北豆根的太赫兹光谱,傅罩叶变换后得到它们的吸收系数作为分类鉴别的特征数据.用线内积函数、多项式内积函数和径向基内积函数分别构建三种小同的支持向量机,并建立误差反传神经网络(BP神经网络),分别用支持向量机和BP神经网络对中药的特征数据进行鉴别.识别结果比较表明,支持向量机在小样本情况下对中药两分类识别的效果明显超过BP神经网络.     

治疗呼吸系统疾病中草药微量元素含量测定

微量元素与人体健康有密切的关系,各微量元素之间按一定比例存在,以维护各自的生理功能,如果比例平衡失调,疾病就可能发生或发展,中草药中含微量元素丰实。选取了16种临床上常用的治疗呼吸系统疾病的中草药百合、鱼腥草、甘草、板兰根、五味子、黄芩、贝母、何首乌、紫草、石菖蒲、半夏、银杏、金银花、葛根、柴胡和川芎,采用HNO3-HClO4湿法消化,用原子吸收分光光度计测定其Fe,Ni,Mn,Cr,Cu和Zn六种微量元素的含量,通过药物中微量元素含量的测定,观察不同药物中微量元素的含量差别。测定结果显示,16种中草药中微量元素含量丰富,含量较多的微量元素有Fe,Zn和Mn,不同药物中含量有所差别,含微量元素较丰富的是何首乌、银杏叶、柴胡、五味子、半夏和紫草;含量较少的葛根、石菖蒲和板兰根。分析结果为研究中药理论、药理药效等方面的深入研究提供了有效的参考数据。     

Narrow-band far-infrared interference filters with high-Tc, superconducting reflectors

We report on experiments showing that high-T_c, superconductors are well suitable for constructing of high-quality far-infrared Fabry-Perot interference filters in the terahertz frequency range. In an interference filter we use two plane-parallel MgO plates with YBa₂ Cu₃ O₇ thin films as partly transparent reflectors on adjacent surfaces. For the first-order main resonances adjusted to frequencies around 2 THz a quality factor of 200 and a peak-transmissivity of 0̃.5 have been reached. Study of the filters with YBa₂ Cu₃ O₇ films of different thickness indicate the possibility of reaching still higher selectivity. An analysis of the filter characteristics delivered the dynamical conductivity of the high-T_c films.     

Near-infrared spectroscopy to assess typhaneoside and isorhamnetin-3-O-glucoside in different processed products of pollen typhae

With the ever increasing importance of testing drug quality, rapid analytical methods are needed for supervision of Chinese herbal medicines. Near-infrared spectroscopy is one of the most powerful tools in quality assessment of Chinese herbal medicines. In this work, near-infrared spectroscopy was applied to develop a rapid method for quantitative determination of typhaneoside and isorhamnetin-3-O-glucoside in different processed products of Pollen Typhae. A total of 71 batches of samples were collected from different regions in China. After acquisition of near-infrared spectra, different pre-processing methods were compared, and a competitive adaptive reweighted sampling algorithm was used to perform the variable selection. Then a partial least squares regression algorithm was applied to build the quantitative models. The root mean square error of calibration, root mean square error of cross validation, and root mean square error of prediction were 0.0190, 0.0364, and 0.0158%, respectively, for a quantitative model of typhaneoside. The root mean square error of calibration, root mean square error of cross validation, and root mean square error of prediction were 0.0190, 0.0377, and 0.0170%, respectively, for a quantitative model of isorhamnetin-3-O-glucoside. Moreover, the relative prediction deviation values of both quantitative models were larger than 3, indicating good performance of the partial least squares (PLS) models. The results demonstrated that high accuracy prediction of typhaneoside and isorhamnetin-3-O-glucoside could be obtained by near-infrared spectroscopy, to allow an alternative method for quality assessment of different processed products of Pollen Typhae.     

Investigations on the g factors of the ground and excited states for Cu2+ ions in ZnO crystal

The g factors g _// and g _⊥ of the ground Γ₆(² T ₂) and excited Γ_4,5(² E), Γ₆(² E) states for trigonal Cu²⁺ centres in ZnO crystals are calculated from three theoretical methods, the complete diagonalization (of the energy matrix) method, the second-order perturbation method (PTM-I) and the simplified second-order perturbation method (PTM-II, this method was described in an earlier paper). These methods are based on the cluster approach in which the spin-orbit coupling parameters ζ, ζ′ and the orbital reduction factors k, k′ are calculated from a semi-empirical molecular orbital method. The crystal-field parameters used in the calculations are obtained from the superposition model and so the defect structure of Cu²⁺ centres in ZnO can be acquired. The calculated g factors from the three methods are in reasonable agreement with the experimental values and the defect structure of Cu²⁺ centres in ZnO is acquired. It appears that in some cases the approximate PTM can be applied in the studies of g factors of various states. The conditions that the PTM are ineffective are discussed.