作者单位
摘要
1 莆田学院 机电与信息工程学院, 福建 莆田 351100
2 福建省激光精密加工工程技术研究中心, 福建 莆田 351100
太赫兹波具有高穿透性、低能性及指纹谱性等特征,被广泛应用于探测领域,因此,设计太赫兹波成像光学系统具有重要的意义和广泛的应用前景。首先,以四块透镜构成的天塞物镜为参考结构,应用近轴光学系统像差理论构建系统像差平衡方程,给出了系统初始结构参数求解函数和方法,再结合光学设计软件进一步校正系统像差,最终设计了一种用于太赫兹波探测的大孔径光学成像系统。该光学系统由4块同轴折射透镜构成,焦距为70 mm,F数为1.4,全视场角为8°,在奈奎斯特频率10 lp/mm处全视场角范围内的调制传递函数(MTF)值均大于0.32,各视场内的弥散斑均方根(RMS)半径均小于艾里斑半径。最后对系统各种公差进行分析和讨论。设计结果表明,本文设计的太赫兹波探测光学成像系统具有孔径大、结构简单且紧凑、成像质量较好且加工性易于实现等特点,满足设计要求,它在太赫兹波段高分辨率探测领域具有重要应用价值。
光学系统设计 太赫兹波 大孔径 像差平衡 公差分析 optical system design terahertz wave large aperture aberration balance tolerance analysis 
中国光学
2024, 17(2): 374
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
里德堡原子具有很大的极化率和跃迁偶极矩, 因此它对外界电磁场非常敏感, 结合量子干涉效应可实现太赫兹场的高灵敏度探测。采用外加电场的方式来调谐太赫兹里德堡激发态能级至Förster共振,转变了原子间相互作用的方式,进而改变了阻塞区域的大小。通过对比范德瓦耳斯和偶极–偶极2种作用方式下的主量子数以及共振激光拉比频率的变化对阻塞区域的影响,发现Förster共振电场调谐下的偶极–偶极相互作用导致的阻塞效应更强,造成的阻塞区域半径可以是范德瓦耳斯相互作用下的2~3倍。根据这一特点,可利用外电场调控里德堡原子间相互作用来增强阻塞效应,这对太赫兹里德堡跃迁中高质量单光子的制备以及原子检测准确度的提高具有参考意义。
里德堡原子 原子相互作用 阻塞效应 Förster共振 太赫兹波 Rydberg atoms atomic interaction blockade effect Förster resonance terahertz 
光学仪器
2024, 46(1): 8
作者单位
摘要
首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京 100048
液态水是世界上最常见的物质,却具有复杂的分子网络结构以及超快的演化过程。迄今为止,我们对水的了解仍然不全面。长期以来,用液态水来产生或探测太赫兹波一直被认为是不可能的,主要原因是极性液体,尤其是液态水,表现出对太赫兹波的强吸收,阻碍了太赫兹液体光子学的发展。与其他物质状态相比,液体具有许多独特的性质。具体来说,液体的材料密度与固体相当,这意味着与激光脉冲相互作用的分子数量比气体多3个数量级。与固体相比,液体的流动性允许每个激光脉冲入射到介质的新区域,即使使用高重复率激光脉冲,材料损伤阈值也不是问题。液体的引入加深了目前对高能量密度等离子体、激光与物质相互作用过程中电离粒子的超快动力学的理解。太赫兹液体光子学是近年来新兴的课题,它为研究人员从液体材料中获得太赫兹辐射提供了一种选择。这一跨学科、变革性的课题应该会推动太赫兹波传感和光谱技术的发展,并将对太赫兹科学产生重大影响,包括下一代液体源、探测器和系统的开发。
太赫兹波 相干探测 液体等离子体 四波混频 
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0326001
蒋钊 1,2黄峻堃 3张敏 1,2苏红 1,2[ ... ]梁华伟 1,2,*
作者单位
摘要
1 深圳大学物理与光电工程学院激光工程重点实验室,广东 深圳 518060
2 深圳大学光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室,广东 深圳 518060
3 北方夜视技术股份有限公司,云南 昆明 650106
太赫兹波 涡旋波束 多波束天线 方位角测量 terahertz wave vortex beam multibeam antenna azimuth measurement 
光电工程
2023, 50(9): 230140
王汉奇 1,2范文慧 1,2,3,*陈徐 1闫慧 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
3 山西大学 极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
本文基于瞬态光电流模型和多色谐波脉冲叠加形成的类锯齿形电场,研究了频率比为1:2:mm为正整数)的飞秒三色谐波脉冲诱导空气等离子体产生太赫兹波的情况。结果表明,在空气被饱和电离且电子密度达到相同最大值的情况下,对于相同数量的谐波脉冲,当合成脉冲包络中的电场形状更接近锯齿形且更不对称时,太赫兹波的转换效率并不总是更高。此外,研究了采用频率比为1:2:3和1:2:4的飞秒三色谐波脉冲的特定波长组合方案增强太赫兹波的产生。对于这些特定的波长组合方案,可以在常用频率比为1:2的双色光脉冲方案基础上仅添加一组光参量放大器就能实现。我们的研究将有助于获得强太赫兹波源,并为实验操作提供指导。
三色谐波脉冲 空气等离子体 波长组合方案 增强太赫兹波产生 three-color harmonic pulses air-plasma wavelength combination scheme enhanced terahertz wave generation 
红外与毫米波学报
2023, 42(6): 779
张瑞亮 1,2,*彭苏横 1,2王炳文 1,2耿利杰 1,2[ ... ]杨坤 1,2
作者单位
摘要
1 郑州轻工业大学 物理与电子工程学院,郑州 450000
2 郑州轻工业大学 河南省磁电信息功能材料重点实验室,郑州 450000
提出一种基于交叉泵浦实现受激电磁耦子散射的非共线相位匹配的方法,获得频率可调谐的窄带Stokes光输出。根据参量放大理论,推导出交叉泵浦受激电磁耦子散射的单程放大增益效率表达式,揭示了交叉泵浦实现受激电磁耦子非共线相位匹配的物理机制。实验上采用泵浦光在晶体侧面全反射的方式构建交叉泵浦,通过旋转晶体改变泵浦光全反射角,实现相位匹配条件的改变和输出Stokes光频率的调谐。输出Stokes光线宽为0.17 nm,波长调谐范围为1 068~1 076 nm。在15 mJ的泵浦能量下的输出能量为1.07 mJ,能量转化效率为6.8%。本研究为非线性参量转换过程中的相位匹配方法提供一种方案参考,尤其适用于泵浦光脉宽小于纳秒量级的短脉冲情况。
非线性光学 非共线相位匹配 交叉泵浦 受激电磁耦子散射 太赫兹波参量源 Nonlinear optics Non-collinear phase matching Cross pumping Stimulated polariton scattering Terahertz-wave parametric sources 
光子学报
2023, 52(11): 1114001
作者单位
摘要
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学仪器与智能学院, 山西 太原 030051
3 中北大学仪器与电子学院, 山西 太原 030051
药物片剂中气孔体积与药片在自然状态下的总体积之比被称为孔隙率。 药物片剂在生产过程中, 由于原料的理化性质、 人为因素和环境因素的影响, 气孔的形成是不可避免的。 孔隙率是药物片剂的一个重要特性, 孔隙率的大小会影响片剂的崩解、 溶解和生物利用度。 目前常见的药片孔隙率检测手段如压汞法、 氦比重法、 红外光谱法等等, 均无法实现药片孔隙率的无损、 快速检测。 为此提出一种利用连续太赫兹波对单个药物片剂进行孔隙率检测的方法, 分别用两种标准规格的平面药物片剂作为研究对象, 使用矢量网络分析仪在500~750 GHz的频率范围内测量通过每个药片传输的信号, 从测得的S参数中提取出每个片剂的包裹相位值, 然后对包裹相位值进行相位展开和校正以得到片剂的真实相位值, 并通过计算药物片剂与空气的相位差得到药片的有效折射率。 同时使用零孔隙率近似(ZPA)的理论模型将药片有效折射率和孔隙率联系起来。 使用矢量网络分析仪测得并计算两种药片的孔隙率与采用气体置换法测量的标准孔隙率的相对误差分别为7.3%和5.3%, 实验结果表明利用连续太赫兹波检测药片孔隙率的方法具有可行性。 太赫兹波检测药片孔隙率的方法简单、 实用, 并能做到无损、 快速检测, 为今后药物片剂制造生产中的快速、 灵敏和无损孔隙率测量工作奠定基础。
孔隙率 连续太赫兹波 矢量网络分析仪 Porosity Continuous terahertz wave Vector network analyzer 
光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3360
作者单位
摘要
中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083
利用太赫兹时域光谱技术信噪比高、频带宽、入射波光子能量低等特点,以及仪器操作简单、测试速度快等优势,对地学领域中的岩石矿物的成分、结构等参量的表征进行了总结,特别是围绕岩石矿物的光学性质、矿物中水的含量、填料矿物的表征、矿物对太赫兹波的调制等方面进行阐述。为研究岩石矿物的形成条件、矿化过程、矿物应用等内容提供一种新型的分析手段,拓展了太赫兹光谱技术的应用范围。
太赫兹波 光谱技术 岩石矿物 
激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2100006
张育铭 1,2范文慧 1,2,*吴奇 1,2秦冲 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
提出利用全介质超表面实现太赫兹波段计算全息成像技术方案,采用基于几何相位调控的全介质超表面实现了频率0.95 THz~1.2 THz的宽带全息成像。在此基础上,设计了基于几何相位和传输相位同时调控的全介质超表面并实现了偏振复用全息成像。该研究提高了超表面的复用能力和工作效率,有望解决金属超表面存在的固有欧姆损耗和低极化转换效率等问题。同时可以激发Mie型电共振和磁共振实现波前调制,为开发高效、轻便、低成本的太赫兹功能器件提供了一种新途径。
太赫兹波 超表面 计算全息 波前调控 偏振复用 Terahertz waves Metasuface Computer-generated holography Wavefront regulation Polarization multiplexing 
光子学报
2023, 52(8): 0809001
作者单位
摘要
电子科技大学电子科学与工程学院电子薄膜与集成器件全国重点实验室,四川 成都 611731
太赫兹(THz)技术在下一代移动通信技术、雷达成像技术、物质波谱识别、大气遥感和射电天文学等领域有着广泛的应用前景,其中,能够主动调控太赫兹波幅度、相位和频率等特性的调控器件已成为影响太赫兹技术实际应用的关键器件之一。空间光太赫兹调制器(STM)作为一种典型的空间型波前调控器件,在波束偏转、波束扫描、特殊波束赋形,甚至相控阵技术等方面有着重要的应用。总结、分析和归纳了近年来电控STM和光控STM的主要研究进展,重点介绍了实现技术更简单、工艺成本更低的半导体基全光STM。详细总结了这种全光STM的调制机制和计算模型,系统总结了基于全光STM实现的太赫兹功能器件以及在太赫兹成像技术中的最新研究进展,讨论了全光STM存在的局限,并针对改善调制效率、降低器件插入损耗、提高激光利用率等方面提出多种新型器件结构。最后,对全光STM未来的发展趋势进行了展望。
太赫兹波 空间调制器 半导体 超材料/超表面 太赫兹成像 
激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811007

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