《强激光与粒子束》刊物简介

<正>《强激光与粒子束》(High Power Laser and Particle Beams)是由中国工程物理研究院、中国核学会和四川核学会联合主办的科技期刊,主要依托国家高新技术领域重点科研计划和工程报道我国高能激光与粒子束技术领域理论、实验与应用研究的最新成果和进展。内容涉及高功率激光、惯件约束聚变、高功率微波、等离子体物理、高能量密度物理、粒子物理,以及脉冲功率技术、加速器技术、太赫兹技术、纳米技术、核     

连续波THz-CT在医学成像中的应用研究

太赫兹已经被用于对三维物体进行计算机辅助层析成像,但具有很高的折射损耗。设计了基于耿氏二极管和返波振荡器的连续波断层成像实验装置,对聚四氟乙烯模型进行扫描获得投影数据,然后利用滤波反投影算法对投影数据进行重建得到断面图像,用于研究折射对投影及图像的影响。最后对人体牙齿样本进行扫描和重建,探讨THz-CT在医学成像特别是牙齿等骨骼成像中应用的可行性和前景。     

双层金属环形阵列的太赫兹表面等离子体研究

研究了太赫兹波垂直通过具有周期性亚波长环形空气槽阵列的金属-介质-金属三层结构的透射谱特性,以及与表面等离子体谐振的关系。共振模式电场分布与色散曲线分别表明:表面等离子体具有束缚性,表面电磁波的传输机制与能量流动过程,透射谱的两个共振峰与传播性的表面等离子体模式、局域化的表面等离子体模式及其耦合有关。改变结构的几何参数,其共振峰变化趋势进一步印证了以上观点,并且空气环中激发的准波导效应也影响了太赫兹波的传输。     

石墨烯纳米带p-i-n结构太赫兹探测器的设计

研究了石墨烯纳米带横向p-i-n结构探测器对太赫兹波的响应特性,基于载流子输运方程和泊松方程,建立了考虑迁移、扩散、生成、复合等载流子运动的太赫兹探测器数学模型。根据该模型,对石墨烯纳米带横向p-i-n结构的太赫兹波响应进行了仿真,获得了反向栅压诱导生成的p-i-n二极管的能带图;进而探讨了纳米带宽度、i区长度及偏置电压对响应电流的影响,分析表明石墨烯纳米带带隙随宽度增大而减小,响应频率减小;i区长度与载流子寿命匹配时响应电流达到峰值;光电流随偏置电压的增大而增大,并趋于饱和。     

硅表面太赫兹抗反射亚波长结构设计

亚波长结构是特征尺寸小于工作波长的连续阵列浮雕结构,可看成是一层折射率均匀的介质层,仅存在零级的透射和反射衍射。基于等效介质理论和严格耦合波理论介绍了亚波长抗反射结构。为提高111μm波长太赫兹辐射(2.7THz)的透过率,在硅表面设计了亚波长抗反射结构。该结构的透射率和反射率由其浮雕结构的周期、高度和占空比确定。利用等效介质理论和严格耦合波理论对其结构参数进行了优化设计。当周期为27μm、高度为13μm、占空比为0.75时,得到了99.05%的太赫兹辐射透过率。     

基于Tracepro的太赫兹探测阵列光学镜头设计

太赫兹探测成像技术是一种新兴的、极具发展前景的探测技术。为了满足太赫兹探测阵列的成像要求,设计了一种结构紧凑的折射型光学镜头,并采用Tracepro软件对该光学镜头轴上及离轴无穷远点在焦平面的成像情况进行了模拟仿真,优化了光学镜头结构参数。设计的光学镜头采用HRFZ-Si作透镜材料,并在透镜表面涂覆parylene抗反薄膜,其焦距为26.2 mm,视场角为16.3°,相对孔径为1.9∶1,分辨率为20 lp/mm。     

金属膜对单介质板太赫兹波导传输特性的影响

理论分析了对称金属薄膜镀层对厚单介质板太赫兹波导TM模传输特性的影响,发现镀膜前后TM模损耗相差巨大,并且随太赫兹频率的增加TM模损耗差异会更大。对低损耗厚单介质板,金属膜对TM模损耗的影响不可忽视。进一步研究了镀膜对TM模模场分布的影响,发现镀膜前后厚单介质板内TM模模场分布显著不同。     

矩形缺陷光子晶体太赫兹波波导的慢波特性

设计了一种工作于太赫兹波段的矩形孔缺陷光子晶体慢波波导。首先分析三角空气孔型光子晶体的带隙特性,引入线缺陷形成波导,并将邻近缺陷空气孔设为矩形,通过分析矩形孔尺寸对波导的带隙结构、群速度的影响,确定孔尺寸;研究缺陷宽度对缺陷模式的影响,并通过优化将缺陷模式频率移到目标频率338 GHz处,最终在布里渊边界处实现了c0/1543(c0=3×108m/s)的低群速度,证明了矩形缺陷光子晶体太赫兹波导良好的慢波特性。     

太比特可重构全光交换网络设计

通过使用硅基液晶技术,在高非线性光纤中采用双向简并四波混频,提出了一种可重新配置的太比特网络可重构全光交换模块,实现了对23个100Gb/s差分正交相移键控信道2.3Tb/s的高速率可重构全光交换。当比特误码率为10-9,全光上/下路和光功率均衡的功率代价小于1.5dB,可切换的双通道和同步7通道数据交换功率代价小于5dB。     

基于多载波的相干波分复用太比特传输实验研究

基于循环频移器(RFS)的多载波产生原理,得到了间隔为25GHz,载噪比为25dB的20个子载波的多载波输出,将波特率为16Gbaud(即64Gbit/s)的归零码十六进制正交幅度调制(RZ-16QAM)信号加载到这些子载波上,并且进行偏分复用(PDM)生成PDM-RZ-16QAM信号,实验实现了2.56Tbit/s PDM-RZ-16QAM信号792km标准单模光纤(SSMF)的传输和相干接收。实验测得的背靠背相干光波分复用(CO-WDM)系统在误码率为1×10-3的情况下,光信噪比需求比理论值(FEC)增加了4.1dB。传输后,最佳入射光功率处的误码率为4.5×10-3,小于前向纠错的软判决门限(2.4×10-2),此时对应的CO-WDM PDM-RZ-16QAM中心信道信号恢复后x和y偏振方向的星座图清晰规则,说明传输性能很好,并且系统的频谱效率达到了5.1bit/(s·Hz)。