掺碲硒化镓晶体的光学性能

采用水平区熔法生长了碲（Te）掺杂浓度（质量百分比）分别为0.05%,0.1%,0.5%,1%,2%的硒化镓（GaSe）晶体,并分别对掺杂浓度为0.01%,0.07%,0.38%,0.67%,2.07%的GaSe∶Te晶体的光学性能进行了表征。首次研究了GaSe∶Te晶体中刚性层声子模式的转换。吸收光谱测试结果表明：当Te掺杂浓度小于0.38%时,振动中心位于0.59 THz附近的E＇（2）刚性模式吸收峰强度可达最大值,这一过程与GaSe∶Te晶体光学性能的提高密切相关。但Te掺杂浓度的进一步提高会导致E＇（2）刚性模式吸收峰强度逐渐减弱,当Te掺杂浓度为1%时,E＇（2）刚性模式吸收峰基本消失。这两个过程与GaSe∶Te晶体光学质量的下降密切相关。因此,E＇（2）刚性模式吸收强度达到最高时对应的掺杂浓度即是GaSe∶Te晶体中Te的最佳掺杂浓度,光整流产生太赫兹过程证实了此结论的正确性。     

Long-range surface plasmon polaritons at THz frequencies in thin semiconductor layers

We present a theoretical investigation of THz long-range surface plasmon polaritons propagating on thin layers of InSb.The metallic behavior of doped semiconductors at THz frequencies allows the excitation of surface plasmon polaritons with propagation and confinement lengths that can be actively controlled.This control is achieved by acting on the free carrier density,which can be realized by changing the temperature of InSb.     

Equivalent circuit analysis of terahertz metamaterial filters

An equivalent circuit model for the analysis and design of terahertz (THz) metamaterial filters is presented.The proposed model,derived based on LMC equivalent circuits,takes into account the detailed geometrical parameters and the presence of a dielectric substrate with the existing analytic expressions for self-inductance,mutual inductance,and capacitance.The model is in good agreement with the experimental measurements and full-wave simulations.Exploiting the circuit model has made it possible to predict accurately the resonance frequency of the proposed structures and thus,quick and accurate process of designing THz device from artificial metamaterials is offered.     

基于负微分电阻碳纳米管的太赫兹波有源超材料特性参数提取

利用碳纳米管在外加静电场下可产生常温太赫兹频段负微分电阻的特性, 提出了太赫兹波频段的有源超材料设计方法以及块状有源超材料等效电磁特性参数提取方法. 对无源金属线阵进行参数提取, 证明所提出的块状有源超材料等效电磁特性参数提取方法, 可以有效解决传 统参数提取中的符号与多分支选择问题. 通过对嵌入具有负微分电阻特性的碳纳米管的金属线阵进行参数提取, 发现太赫兹波有源超材料不仅具有等效介电常数虚部为负(代表电有源)的特性, 而且还具有磁性色散的特性.     

基于狄拉克半金属的可调谐的太赫兹宽频带纯线偏振转换器

本文基于新型材料狄拉克半金属(Dirac semimetals,DSs),设计了一款高纯度宽频带可调谐线偏振转换器,偏振转换率(PCR)超过99%的相对带宽为15.72%。在频段5.25~6.14 THz内,椭度角接近0°,偏振方位角约等于-90°。这种转换性能主要是源于顶层超表面的各向异性和局域的表面等离子体激元谐振(LSPRs)的激发。此外,通过改变费米能的大小可以使所设计的偏振转换器在不同的频带范围内实现宽频带偏振转换。最后,通过半解析的方法对偏振转换特性进行了理论分析。该设计在太赫兹通信、成像、无损检测等领域具有一定的应用价值,同时为宽频带可调谐太赫兹线偏振转换器的设计提供了新思路。     

基于BWO连续太赫兹波成像系统的无损检测

介绍了一种基于返波管（BWO）的太赫兹波成像系统。BWO连续太赫兹波成像是一种新的无损检测方法。实验过程中把样品放在X-Z二维电控平移台上进行扫描成像,透过样品的太赫兹波强度信息由热释电探测器接收,然后经过电脑成像。给出了应用0.71THz的连续太赫兹波对打孔铝板、公交卡、校园卡的内部结构和对隐藏在信封内硬币等物体和信封内纸片上的铅字迹的成像实验研究事例,并且测知该系统能够分辨出直径最小为1.5mm的小孔。这项工作揭示了使用BWO连续太赫兹波成像系统在无损检测和安全检查领域是有效的。     

利用低信噪比小样本太赫兹光谱实现心肌淀粉样变检测

由于低信噪比的小样本太赫兹光谱的可区分性特征提取困难和样本量过少带来的深度学习模型自身的过拟合问题,将太赫兹光谱与深度学习相结合应用于心肌淀粉样变检测仍面临挑战。本文提出了一种基于多模块顺序级联的分类模型,用于心肌淀粉样变在算法层面的实时检测。首先,采集了少量的低信噪比太赫兹光谱并对其进行预处理。其次,构建了一个基于卷积降噪自编码器、多尺度特征提取模块、密集连接模块的深度学习模型。最后,通过五折交叉验证策略进行病变预测,以获得稳定、可靠的结果。10次独立重复实验和对比实验结果表明,该方法能对含噪光谱进行准确、稳定的分类,且其综合指标更优。不同样本量下的实验表明,本方法对样本量变化具有适应性：数据量为100时可达到95%的准确率;数据量仅为20时,该模型仍能取得70%的准确率。该项工作对心肌淀粉样变的实时、高效、安全诊断具有重要意义。     

以高斯波束为探针的太赫兹叠层成像系统

为了改进传统叠层成像系统探测距离较近,探针波束难以被有效利用的缺点,提出了基于聚焦高斯波束的太赫兹叠层成像实验系统.基于叠层成像原理,使用角谱传输理论,用聚焦的高斯波束替代传统小孔产生的衍射波束,通过计算机仿真实验验证这种替代的可行性,完成了相应的成像实验.结果表明,在0.1 THz波段采用聚焦的高斯波束进行太赫兹叠层...     

2.5 THz环烯烃聚合物中空芯光子晶体光纤设计与实验

采用全矢量有限元法,仿真设计了一种工作在2.5 THz频段的中空芯太赫兹光子晶体光纤,用环烯烃聚合物材料（COC）制备了光纤样品,利用CO2激光泵浦气体太赫兹源搭建了测试平台并对光纤的太赫兹波传输性能进行了测试。实测光纤最低损耗0.17 dB/cm、平均损耗约0.5 dB/cm,在弯曲90情况下光纤传输损耗波动小于5%,具有良好的可弯曲性;光纤输出端口的模场分布测试结果表明,光纤是以主模进行传输,太赫兹能量很好地被束缚在光纤芯中。     

不同封装方式对肖特基二极管高频性能的影响

肖特基二极管是太赫兹接收机的关键器件,通过在高频下对不同封装形式的肖特基二极管进行建模仿真,研究不同封装方式对肖特基二极管性能的影响。首先通过建立肖特基二极管的仿真模型,在高频结构仿真软件HFSS中对肖特基二极管在0~120 GHz频段进行仿真,得到该肖特基二极管的S参数,并对S参数仿真结果和实测结果进行对比,证明了该二极管模型的准确性。然后分别建立肖特基二极管的普通封装模型和肖特基二极管的倒装芯片(flip-chip)封装模型,并对这两种封装模型进行仿真,得到其在两种不同封装结构下的S参数,进而对两种不同封装方式的S参数的-3 dB带宽以及相位一致性进行对比分析。最终,对应用于太赫兹波段的肖特基二极管由于封装不同而带来的带宽以及相位的区别及其成因进行分析,论证了flip-chip封装更适合应用于太赫兹波段的肖特基二极管,与普通封装相比,该封装在高频下对肖特基二极管的电性能有比较大的改进。