宽谱太赫兹量子级联激光器的自混合特性

基于传输矩阵理论及多模速率方程,研究了宽谱太赫兹量子级联激光器在不同光反馈强度下的自混合动力学特性.研究发现,在弱反馈下光场自混合对激光器光谱特性影响很小;反射物位置移动时的自混合信号呈正弦规律变化,同时自混合信号幅度随反射物位置的变化表现出周期性调制现象.宽谱量子级联激光器在弱反馈下可以应用于测距、成像及光谱测量.在...     

真空电子器件输出窗次级电子倍增效应研究进展

真空电子器件在毫米波和太赫兹波频段具有大功率的天然优势,可用于构建高效率、大功率的毫米波和太赫兹辐射源,对高功率微波技术及太赫兹技术的发展具有十分重要的意义。输出窗是真空电子器件的关键部件,输出窗击穿是器件失效的主要原因之一,而次级电子倍增效应被认为是输出窗击穿的主要原因。本文梳理了目前分米波及厘米波波段真空电子器件输出窗的研究现状,在此基础上梳理了这一领域未来研究的主要发展方向,以期为未来真空电子器件向更高功率和更高频率等级发展提供参考。     

太赫兹辐射对小鼠脑神经发生及认知能力的影响

为探究太赫兹(THz)辐射对成年小鼠海马齿状回亚颗粒区(SGZ)神经发生及对老年小鼠认知能力的影响,用0.14 THz波照射实验小鼠头部,10 min/次,2次/d,连续21 d,对照组小鼠进行相同时间的麻醉。采用5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)染色评价新生细胞存活、BrdU/神经元细胞核(NeuN)染色评价细胞分化、Morris水迷宫(MWM)实验分析认知能力变化。实验结果表明：与对照组相比,0.14 THz 10 min/次,2次/d,连续照射21 d后,可有效促进成年小鼠SGZ神经发生,成年小鼠SGZ新生细胞存活明显改善(P<0.05),新生细胞向神经元的分化无明显改变。老年小鼠逃避潜伏期,运动寻找轨迹无显著变化,THz辐射没有影响老年小鼠的空间认知能力。     

太赫兹带阻滤波器工艺研究

以中心工作频率130 GHz、衰减深度为-40 dB的太赫兹带阻滤波器为制备对象,介绍了其在制备过程中蒸镀、光刻、显影及湿法刻蚀等工艺步骤中的一些技术细节。制备得到的太赫兹滤波器加工误差<±3 μm,考察了加工误差对滤波器传输性能的影响,该加工误差在可接受范围。为进一步验证工艺的可靠性,使用空间测量装置获得了滤波器样品传输性能,测试结果与设计值吻合度较好。最后,探讨了本工艺推广至更高频率器件的适用性及需要改进之处。文中介绍的硅基太赫兹器件加工工艺适用于电子器件与光子器件的融合发展。     

二氧化钒材料相变的太赫兹光谱与阵列成像

二氧化钒是一种具有绝缘态到金属态可逆相变特性的材料,在光器件及信息技术中有非常广泛的应用。分别采用太赫兹频段的光谱测量技术和阵列成像技术研究分析了硅基二氧化钒材料的相变过程。采用傅里叶变换光谱测量系统,获得了整个样品在2.5~20.0 THz频段透射谱和反射谱随温度的变化,分析得到了硅基二氧化钒材料相变的温度范围为334~341 K,对应温差为7 K;得到了相变前后样品对4.3 THz辐射的透过率变化达40%以上,反射率变化接近30%。随后采用一套4.3 THz的阵列成像系统,测量了整个样品在相变前后的太赫兹图像,获得了该材料由金属态转变为绝缘态时,其对4.3 THz激光信号的透过率由6.7%升至50.7%,透过率变化达44%,与傅里叶变换光谱在4.3 THz处的测量结果相当。上述研究结果为硅基二氧化钒材料用于2.5 THz以上电磁辐射的透射调制和反射调制提供了很好的实验数据支撑。     

基于Focal-EIOU函数的被动式太赫兹图像违禁物品识别

针对被动式太赫兹安检系统因环境影响导致图像质量波动,从而影响识别算法,导致准确率大幅降低的问题,提出了基于Focal-EIOU损失函数的改进YOLOv4算法,并用被动式太赫兹人体安检图像对刀、枪违禁物品进行模型训练获得模型。建立不同环境、不同位置角度携带刀枪嫌疑物人员的太赫兹图像数据库,采用图像增广的方法构建丰富数据集;将YOLOv4的CIOU loss改进为Focal-EIOU loss,提高算法对太赫兹图像识别的鲁棒性,进而经过训练获得较优的模型。在本文的测试集中,使用改进后的算法训练的模型平均检测精确度(mAP)达到96.4%,检测速度在28 ms左右,交并比(IOU)平均值为0.95,在同等条件下高于常规算法,改善了检测识别的效果。实验结果表明,本文方法能够有效提高被动式太赫兹人体安检系统的嫌疑物识别准确率,有利于该项技术在人体安检领域的推广应用。     

太赫兹共振隧穿二极管探测器研究进展及应用

太赫兹波独特的性质使其在物理学、生物学、医疗诊断、无损检测、无线通信等领域有着广阔的应用前景。共振隧穿二极管(RTD)是一种基于量子隧穿效应的半导体器件,利用其负微分电阻和直流非线性特性,可以分别实现太赫兹波的产生和探测,近年来获得越来越多的关注。基于RTD的太赫兹探测器具有可室温工作、体积小、易集成、灵敏度高等特点,使其在未来短距离、超高速的太赫兹无线通信及万物互联等场景具备优势。本文将重点介绍太赫兹RTD探测器的研究进展及其应用进展,并对后续技术发展进行展望。     

基于THz-QCL自混合干涉的运动传感

基于自混合干涉效应的太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)相干测量系统是一种极其灵敏的传感系统。相比于传统的激光测速技术,自混合干涉具有光路自准直、无需额外光电探测器和混频器等优势,使系统的结构更加紧凑;而且,使用太赫兹波进行相干测量,有望提升测速上限。本文采用THz-QCL的自混合干涉技术,研究了系统对于两独立运动目标物的非线性动力学响应特性,给出了自混合信号的多普勒频谱,并通过频谱分析,获得了两目标物的运动速率及方向。研究结果证实了利用THz-QCL自混合干涉系统对目标物进行运动传感的可行性,为高速运动的多目标物测速提供了新的技术手段。     

太赫兹网络中基于优先级调度的低开销双信道MAC协议

针对现有太赫兹通信网络双信道MAC协议存在控制开销冗余和在竞争信道时缺少优先级调度策略等问题,提出了一种太赫兹网络中基于优先级调度的低开销双信道MAC协议（Low Overhead Dual-channel MAC Protocol Based on Priority Scheduling,LO-PSMAC）,包含通信距离预判、优先级调度策略的CSMA/CA和精简THz频段MAC帧三种机制,可有效提升信道利用率和整体网络吞吐量,同时减小控制开销和降低数据平均时延。仿真结果表明,所提协议与现有太赫兹双信道MAC协议相比,MAC层吞吐量和信道利用率分别提升了7.14%和14.75%,数据平均时延降低了14.21%。     

基于偏振不敏感超材料的全光可调谐太赫兹慢光效应研究

太赫兹(terahertz,THz) 慢光效应可以有效地提升THz脉冲数据传输的安全性和存储性,而一般THz慢光器件对入射THz波偏振态变化敏感。本文设计了一种超材料结构,其微结构单元由一个十字型谐振器和4个U型谐振器构成。研究表明:基于超材料的THz慢光效应对线偏振光和圆偏振光均不敏感。通过对超材料结构的参数优化,获得到了最大群折射率为1 618的慢光效应。另外,本文在超材料微结构层和SiO₂衬底之间嵌入了一层二硫化钼(MoS₂)薄膜,当MoS₂的载流子浓度从1.7×10¹⁷ cm-3增大到5.1×10¹⁹ cm-3时,群折射率从1 566减小到26。实现了偏振不敏感全光可调谐的THz慢光效应。该研究有望为偏振不敏感和全光可调谐的THz慢光器件设计提供崭新的研究思路。