Author Affiliations
Abstract
1 Terahertz Technology Innovation Research Institute, Terahertz Spectrum and Imaging Technology Cooperative Innovation Center, Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Tera Aurora Electro-optics Technology Co., Ltd., Shanghai 200093, China
4 Shanghai Institute of Intelligent Science and Technology, Tongji University, Shanghai 200092, China
This work presents a brief review of our recent research on an antiresonant mechanism named core antiresonant reflection (CARR), which leads to a broadband terahertz (THz) spectrum output with periodic dips at resonant frequencies after its transmission along a hollow-core tubular structure (e.g., a paper tube). The CARR theory relies only on parameters of the tube core (e.g., the inner diameter) rather than the cladding, thus being distinct from existing principles such as the traditional antiresonant reflection inside optical waveguides (ARROWs). We demonstrate that diverse tubular structures, including cylindrical, polyhedral, spiral, meshy, and notched hollow tubes with either transparent or opaque cladding materials, as well as a thick-walled hole, could indeed become CARR-type resonators. Based on this CARR effect, we also perform various applications, such as pressure sensing with paper-folded THz cavities, force/magnetism-driven chiral polarization modulations, and single-pulse measurements of the angular dispersion of THz beams. In future studies, the proposed CARR method promises to support breakthroughs in multiple fields by means of being extended to more kinds of tubular entities for enhancing their interactions with light waves in an antiresonance manner.
antiresonance core cladding tubular structure application 
Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 110005
作者单位
摘要
1 上海理工大学太赫兹技术创新研究院,上海 200093
2 南开大学现代光学研究所,天津 300350
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072

飞秒激光成丝辐射太赫兹波兼具宽频带和高强度特性,其物理机制研究已成为近年来的前沿课题。在此领域,本课题组发现太赫兹波沿激光等离子体光丝被限制在亚波长空间尺度内进行传输,即“太赫兹波空间强束缚效应”,并据此提出了能够全面阐述太赫兹波辐射机理的三过程模型,为统一当前主流宏观与微观理论、化解相关文献中重要结论的矛盾奠定了基础。本文以太赫兹波空间强束缚效应为中心,综述了本课题组近年来的一系列研究工作,包括实验探测技术、物理机理解释及多项创新应用等,并对未来的工作进行了展望。

物理光学 太赫兹波 飞秒激光成丝 空间束缚 物理机制 超分辨成像 
中国激光
2023, 50(17): 1714010
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
为深入了解金属弹簧波导对太赫兹波的传输效果,对不同螺线间距金属弹簧的太赫兹波传输特性进行了实验研究。实验结果表明,对于线径0.8 mm、外直径12 mm、长14 cm的金属弹簧,在3.5/4.4 mm等较大的螺距下,弹簧波导反而能在较大的带宽下传导太赫兹波,并具有良好的偏振保持能力。3.5/4.4 mm螺距弹簧的太赫兹传输带宽均约为0.9 THz,且在其峰值频率处的传输损耗分别约为0.2 cm−1和0.27 cm−1。此外,金属弹簧能将太赫兹模式束缚在空气芯内传输,而非通过金属螺线导引传输。该研究结果对金属弹簧波导在太赫兹技术中的应用具有一定参考意义。
太赫兹波 金属弹簧波导 弹簧螺线间距 偏振特性 terahertz wave metal spring waveguide helix spacing polarization characteristics 
光学仪器
2022, 44(1): 29
作者单位
摘要
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
针对外加横、纵直流电场作用下的单色飞秒激光成丝辐射太赫兹波现象,提出了一种将微观等离子体电流振荡与宏观电流传输线辐射相结合的全电流模型,旨在解释外电场作用下太赫兹波增强、空间分布演变等辐射特征。与现有渡越-切连科夫辐射理论相比,所提出的全电流模型在等光速条件下可实现相位匹配,物理图像清晰、公式简洁,且能很好地复现实验结果。
激光光学 太赫兹辐射 飞秒激光成丝 全电流模型 外加静电场 
光学学报
2022, 42(1): 0114002
作者单位
摘要
上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093
针对固体、液体不同形态易燃易爆危险物品准确识别的要求,设计并搭建了多组件太赫兹时域波谱仪。用该波谱仪检测了两种不同形态的易燃易爆危险品。测试结果表明,该波谱仪在0.1~2 THz频谱范围内检测危险品时都能得到明显的特征吸收峰,因此可以使用该波谱仪识别不同形态的危险品,并为公共安全检查提供一种新的方法。
太赫兹 危险品检测 太赫兹时域光谱仪 公共安全 terahertz dangerous goods detection terahertz spectrum system public safety 
光学仪器
2019, 41(6): 14
作者单位
摘要
南开大学 现代光学研究所 光信息技术科学教育部重点实验室,天津 300350
高性能的太赫兹器件在控制太赫兹波方面起到重要的作用,因此寻求一种简单有效的太赫兹器件加工方案非常必要。本文以太赫兹波导和太赫兹滤波器为例,分别选用Kagome型光子晶体结构的波导和一维光子晶体结构的滤波器,运用商用的3D打印机加工样品,并采用透射式太赫兹时域光谱系统对样品的参数进行测量。实验结果表明: 加工的波导在02~10 THz范围内传输损耗平均值约为002 cm-1,最小值可达到0002 cm-1,且可运用机械拼接的方式将多个波导进行简单的连接从而获得更长的波导而不引起严重的损耗; 滤波器的透射谱在01~05 THz之间有两个明显高损耗带; 这两组实验结果均与理论预计非常接近。本文运用太赫兹波导和滤波器的实例证实了3D打印技术加工太赫兹器件的可行性,将会成为获取性能可控、价格低廉的太赫兹器件的有效途径。
3D打印 太赫兹波导 太赫兹滤波器 太赫兹光谱 3D printing terahertz waveguide terahertz filter terahertz spectroscopy 
中国光学
2017, 10(1): 77
作者单位
摘要
1 南开大学 现代光学研究所 光学信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071
2 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
3 中国科学院上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
通过使用太赫兹(Terahertz, THz)时域光谱系统, 探测从不同长度飞秒激光光丝辐射出的THz脉冲, 观察到THz波在飞秒激光成丝过程中超光速传输的实验现象。进一步的分析表明: THz波在等离子体光丝区域的折射率小于其在空气中的折射率, 这是使得THz波能够在成丝过程中超光速传输的主要原因。由此可以推测: THz脉冲极有可能是在等离子体光丝中进行导引传输的。最后, 通过数值模拟获得了光丝区域内的THz本征模式, 从而验证了上述推测。
飞秒激光 成丝 太赫兹波 超光速传输 本征模式 femtosecond laser filamentation terahertz wave superluminal propagation eigenmode 
红外与激光工程
2016, 45(4): 0402001
作者单位
摘要
南开大学现代光学研究所光学信息技术科学教育部重点实验室,天津 300071
研究了超快激光脉冲成丝辐射太赫兹(Terahertz, THz)波。考虑到THz波在安全检查和**建设等方面具有十分重要的意义,文中总结了超快激光成丝产生太赫兹波的物理机制和控制技术,并对各种相关理论和技术进行了分析。文章从理论模型、偏振特性和远场角分布情况等方面来介绍物理机制,并探讨为满足应用需求的控制技术,主要包括强度、偏振和波形控制。研究表明,超快激光成丝辐射太赫兹波的产生方式、理论模型和控制形式均有多种,其中理论模型主要包括四波混频模型和光电流模型,强度控制技术主要包括双色场泵浦和在光丝通道两侧施加偏压。
超快激光 激光成丝 太赫兹波 物理机制 控制技术 ultrafast laser laser filamentation terahertz wave physical mechanism control technique 
红外与激光工程
2015, 44(3): 0996
作者单位
摘要
南开大学 现代光学研究所 光学信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071
研究了强场超快激光脉冲在光学介质中传输引起的成丝现象。考虑无序的多丝降低了激光光束的光斑质量, 影响了光丝的能量分布, 限制了超快激光脉冲成丝在实际中的应用, 本文介绍了目前对高功率超快激光脉冲在介质中传输时产生的多丝进行控制的方法, 并对各种方法进行了分析和比较。研究表明, 目前对于多丝的控制主要采用振幅调制或相位调制等方法, 已实现了减弱或消除强度微扰与传输介质折射率扰动, 可避免多丝间相互联系及能量的竞争, 使多丝按照预想的空间图样排布, 达到多丝控制的目的。文章指出, 目前多丝控制存在的主要问题是还不能准确完成对多丝长度及间距位置的精确控制。
超快激光脉冲 激光成丝 多丝控制 ultrafast laser pulse laser filamentation multiple filamentation control 
光学 精密工程
2013, 21(3): 598

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