太赫兹波辐射因具备特有的感测能力以及无创和非电离特性而备受关注。DNA分子间的振动模式(扭转、集体振动、氢键和骨架振动)大多处于太赫兹波段。相比红外波段,DNA在太赫兹波段表现出了很多独特的吸收特性。系统地分析了太赫兹时域光谱技术在DNA分子领域的研究进展,阐述了单个碱基、碱基对、DNA的鉴定与识别,以及它们的吸收光谱和振动模式;此外,还介绍了太赫兹波的生物安全性及其潜在应用;最后根据当前的研究现状,归纳了DNA分子在太赫兹光谱研究方面仍然存在的问题,为今后的相关研究提供参考。

为了解决多线激光雷达在三维空间重构任务中数据吞吐量过大导致运算负担过重以及扫描俯仰范围有限的问题, 本文提出了一种利用单线激光雷达与惯性测量单元GNSS/INS相互结合的多站点扫描空间重构方案及相应解算方法。首先使用单线激光雷达扫描待测空间获取三维尺度信息, 然后将点云数据与对应的任意方向的航向角相结合, 再利用四元数姿态解算获取各站点扫描的点云图像。为提高计算效率, 使用迭代最近点算法实现站点间点云配准时, 对待匹配点云数据筛选并更新。实验结果表明: 在保留点云数字特征前提下, 单线激光雷达与GNSS/INS系统能够提高76%的运算速率。本文提出的硬件方案和解算方法不但能够实现较高的配准精度, 与多线激光雷达方案相比工程成本也得到显著下降。

为了提高激光诱导向后转移制备微纳阵列结构的效率, 本文提出三光束激光干涉诱导向后转移(LIIBT)技术, 为激光干涉技术与激光诱导向后转移的有机结合。本文以ITO玻璃为接收衬底, 金薄膜为靶材, LIIBT过程中采用三光束激光干涉进行加工。SEM结果表明, 在激光能量密度为25 mJ/cm2, 金膜厚度为50 nm条件下, 获得了较好的阵列结构, 周期为5 μm, 金纳米粒子均匀分布在其表面, 尺寸小于100 nm的粒子达到80%以上。EDX分析结果表明微米尺度点阵由大量的In元素组成, 该结构的形成源于激光与ITO层相互作用。将1.0×10-5, 1.0×10-7和1.0×10-9M的罗丹明6G溶液, 旋涂于微结构表面并进行拉曼光谱研究, 在612 cm-1, 773 cm-1, 1 190 cm-1, 1 319 cm-1和1 511 cm-1处发现了罗丹明6G的特征峰, 说明制备的金纳米结构对微量的罗丹明6G有明显的SERS效应。本文提出的LIIBT技术将大大提高激光诱导向后转移制备微纳阵列结构的效率, 在超灵敏检测、光电子器件、微流控等领域均具有广泛的应用前景。

针对当前2.0 μm GaSb基垂直腔面发射激光器发展中由于传统的P面分布布拉格反射镜(P-DBRs)带来的高电阻和严重光吸收这一瓶颈问题, 采用严格耦合波方法仿真设计了含高对比度亚波长光栅(HCG)的P面反射镜.实验结果表明, 这种制备工艺简单的反射镜在2.0 μm 中心波长附近, TM波入射时反射率超过99.5%的高反射带宽为278 nm, 反射率99.9%以上的高反射带宽达到148 nm, 完全能够满足VCSEL对谐振腔镜的要求, 且能有效避免因异质外延等造成反射镜衍射特性劣化等问题.

提出并研究了一种带有环形出光孔的倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器.该器件最突出的结构特点在于,支持稳定的单高阶横向模式激射.在输入电流为六倍阈值电流时,输出功率高达9.8 mW,边模抑制比将近30 dB.在外界为360 K高温时,输出功率仍可达4 mW.且其远场表现出的高斯光束发散角较小.

超材料是一种人工设计的具有周期单元阵列结构的电磁材料，具有超常物理特性。基于超材料的太赫兹吸波材料在太赫兹技术领域有许多潜在的应用。简述了超材料吸波材料的理论基础，综述了国内外在单频、双频、多频带和宽带太赫兹超材料吸波材料领域的研究进展，并展望了太赫兹吸波材料研究的未来发展方向和趋势。