THz技术进展

THz(10^12Hz)技术是二十世纪八十年代末发展起来的一种新技术，它在很多基础研究领域、工业应用领域、医学领域、军事领域以及生物领域中有相当重要的应用前景。本文从总体上介绍了THz技术的基本研究情况，包括它的产生、探测机理研究，THz光谱应用研究及THz成像研究，并介绍了目前THz技术研究中亟待解决的一些问题。     

MgF2单晶的THz光谱研究

利用THz时域光谱技术对MgF₂晶体(样品1)和MgF₂：Co晶体(样品2)在0.5—2.5 THz的吸收特性进行了研究.在0.5—2.5 THz波段，样品1吸收系数α(ν)随频率ν增加而增大，最大值为24 cm^-1.样品2的吸收系数比样品1大得多，Co掺杂使晶格吸收带边向低频移动，而且样品2在1.9 THz有吸收峰，吸收系数达到70 cm^-1，由此求出F^--Co²⁺离子键伸缩振动的键力常数K为3.40×10^-2　N/cm.这一结果表明，THz光谱分析有可能成为研究晶体化学键的一种重要手段.利用光学常数之间的关系计算了两个样品在0.5—2.5 THz的介电函数的实部ε₁(ν)，得到样品1的ε₁(ν)值在4.67至4.73之间，样品2的ε₁(ν)值在4.62至5.01之间. 关键词： THz辐射 光谱 2晶体')" href="#">MgF₂晶体     

太赫兹波段超材料的制作、设计及应用

本文从制作方法、结构设计和材料选择几方面综述了超材料在太赫兹波段的电磁响应特性和潜在应用。首先,介绍了获得不同维度、具有特异电磁响应以及结构可调超材料的各种微加工制作方法,进而分析和讨论了超材料的电磁响应特性。文中指出,结构设计可以控制超材料的电磁响应特性,如各向异性、双各向异性、偏振调制、多频响应、宽带响应、不对称透射、旋光性和超吸收等。超材料的电磁响应依赖于周围微环境的介电性质,因而可用于制作对环境敏感的传感器件。此外,电光、磁光、相变、温度敏感等功能材料的引入可以获得光场、电场、磁场、温度等主动控制的太赫兹功能器件。最后,简单介绍了超材料在太赫兹波段进一步发展所面临的机遇和挑战。     

一种新型THz显微探测技术

由于太赫兹(THz)电磁辐射的波长较长，探测的空间分辨率受到衍射极限的限制.设计了一种 新型的THz显微探测技术，使探测晶体紧贴在薄产生晶体上，激发光采用紧聚焦的方式不但 把空间分辨率提高到光学量级，还克服了典型近场探测方法中存在的低通光量、高通滤波的 缺点.详细介绍了这一新型探测器件的基本结构和显著的探测特性. 关键词： THz 近场 聚焦     

用太赫兹时域光谱技术探测天冬酰胺的低频集体吸收频谱

用太赫兹时域光谱技术研究了室温条件下的多晶天冬酰胺样品的光谱特征，得到了相应的吸收谱和折射率.这说明样品在这个波段存在光谱响应，可以用来探测分子的结构和振动情况.研究发现，天冬酰胺在实验测量有效光谱范围(0.5—2.4THz)内有两个吸收峰，一个是位于1.642—1.758THz的宽带峰，另一个是位于2.266THz的吸收峰.用密度泛函方法在B3LYP/6-31+G(d,p)基组下做了模拟计算，并对获得的频谱进行了解析，计算得到的峰位与实验结果符合较好. 关键词： 太赫兹 时域光谱技术 氨基酸 天冬酰胺     

Mechanically tunable metamaterials terahertz dual-band bandstop filter

We experimentally demonstrate a mechanically tunable metamaterials terahertz(THz) dual-band bandstop filter. The unit cell of the filter contains an inner aluminum circle and an outside aluminum Ohm-ring on high resistance silicon substrate. The performance of the filter is simulated by finite-integration-time-domain(FITD) method. The sample is fabricated using a surface micromachining process and experimentally demonstrated using a THz time-domain-spectroscopy(TDS) system. The results show that, when the incident THz wave is polarized in y-axis, the filter has two intensive absorption peaks locating at 0.71 THz and 1.13 THz, respectively. The position of the high-frequency absorption peak and the amplitude of the low-frequency absorption peak can be simultaneously tuned by rotating the sample along its normal axis.The tunability of the high-frequency absorption peak is due to the shift of resonance frequency of two electrical dipoles,and that of the low-frequency absorption peak results from the effect of rotationally induced transparent. This tunable filter is very useful for switch, manipulation, and frequency selective detection of THz beam.     

太赫兹偏振测量系统及其应用

麦克斯韦方程中的介质响应特性一般由本构关系中的介电函数ε(ω)和磁导率μ(ω)来描述,对于介质中传播的电磁场,通常存在两个独立的本征传播模式,它们是齐次麦克斯韦方程组的特解,各自具有特定的色散关系和偏振态。如果介质中传播的电磁场为两个本征模分量的线性迭加,其偏振态将会随着传播的过程而改变。常见的现象有各向异性晶体中的双折射、超材料中的偏振调制效应、自然界中手性材料的旋光响应以及外磁场作用下产生的Faraday效应等。本文从测量方法、数据处理、测量精度等方面介绍太赫兹时域偏振检测系统及其发展状况,特别是利用线栅、超材料以及光学手段调制太赫兹电场偏振态的方法。对近几年太赫兹偏振检测系统在分析手性超材料、太赫兹圆二色谱以及Faraday效应等实验中的应用进行了总结和讨论。最后展望了太赫兹偏振检测系统未来进一步的发展空间及应用前景。     

WS2纳米薄膜厚度依赖的三阶非线性吸收特性研究

利用液相剥离法制备了WS2纳米片,结合真空抽滤技术,控制上清液体积制备了不同厚度的WS2薄膜.在此基础上,使用800 nm飞秒激光的Z扫描技术表征了WS2纳米薄膜的三阶非线性吸收特性.研究发现,制备的不同厚度的WS2都表现出可饱和吸收特性,可饱和吸收主要是由于单光子吸收所引起的泡利阻塞效应引起;随着厚度的增加,饱和强度...     

酪氨酸的太赫兹频谱研究

利用太赫兹时域光谱技术探测了室温条件下的酪氨酸样品的频谱响应, 获得了酪氨酸的太赫兹频谱。实验结果表明,酪氨酸在太赫兹波段存在特征频谱响应,可以用来探测分子的结构和振动情况。在获得的太赫兹频谱中,首次观察到0.23和2.46 THz附近存在的吸收峰。用HF方法和DFT计算了酪氨酸单分子和酪氨酸二聚体的太赫兹频谱,对理论计算和实验测量的偏离进行了详细的分析。在0.23 THz处的吸收峰,初步标定为氢键连接的2个酪氨酸分子的面外摇摆振动。     

不同掺杂Zn0.95Cd0.05 Te〈110〉单晶的THz辐射特性研究

利用太赫兹(THz)时域光谱技术研究了不同掺杂的Zno95Cd0.05Te<110〉单晶产生THz辐射的特性.实验发现,当晶体的直流电阻率ρ＞102 Ω·cm时,晶体产生THz辐射的效率随着晶体电阻率的增加而增加,但当电阻率ρ＞106Ω·cm时,晶体产生THz辐射的效率出现饱和甚至可能下降.光谱测量结果表明,此类晶体在THz波段的透过率基本上取决于其低频电阻率,但除了晶体对THz辐射的吸收这一因素外,其色散性质的变化对晶体的THz辐射性能也有重要的影响.因此,当ZnCdTe晶体用于THz辐射产生和探测时,仅仅用材料的Hall电阻率不能完全表征器件的性能.