《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第12期专栏征稿主题:太赫兹成像感知技术

成像是人类认识世界最直接的方式,太赫兹波作为最后一个被开发的电磁波段,为科学探索和工业应用提供了新的视野,其包含的物质指纹,可作为分子级的识别手段。受限于波长的物理尺度,其成像分辨率距离人们的期望还有一定距离;太赫兹光谱传递了什么信息、该如何应用,仍需要深入探索。本专题拟对此进行探讨。

电气设备复合绝缘结构的太赫兹无损检测综述

在电气设备复合绝缘结构检测方面,基于声、光、电、磁等物理量、化学组分和微观特征的检测方法得到广泛应用,但难以实现无损可视化表征。相比之下,太赫兹检测技术利用太赫兹波的光学和电磁学特性可以有效反演出被测物的结构特征和介电特性,较传统检测方法具有无损可在线测量的明显优势。为此,该文总结了当前太赫兹无损检测技术在电气设备复合绝缘结构检测方面的研究现状。首先,系统介绍了太赫兹检测方法的原理及系统,并与传统检测手段进行了比较;其次,重点总结了太赫兹时域和频域光谱及其成像技术在复合绝缘材料老化和缺陷检测中的实际应用,包括缺陷的识别和定位、组分鉴定及老化状态评估等;最后,对太赫兹无损检测技术在该领域的发展前景进行了展望。希冀该综述可帮助相关研究人员快速了解太赫兹无损检测技术在电气设备状态诊断方面的研究和应用情况,并对同类问题提供解决思路。

光子晶体光纤及其在太赫兹波段的应用

太赫兹(Terahertz, THz)技术作为一项非常重要的交叉前沿学科,给环境检测、生物医学、空间通信等领域带来了深远的影响,但因为THz波导传输性能的影响,THz技术综合发展仍然受到一定限制。光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber, PCF)作为一种新型THz波导,拥有无限单模特性、色散灵活可调、可控的非线性、高双折射等特性,极大的促进了THz技术的发展。首先根据PCF的结构特点总结了实芯PCF(Solid Core PCF, SC-PCF)和空芯PCF(Hollow Core PCF, HC-PCF)各自的发展历程、导光机理和光学特性;其次,梳理了用于THz波导的PCF存在的问题以及对应的解决方法;然后,着重介绍了PCF在THz时域光谱、THz传输与通信以及THz光纤耦合传感中的应用;最后,对PCF在THz技术的应用做了总结与展望。

基于共振隧穿二极管的太赫兹技术研究进展

共振隧穿二极管(Resonant Tunneling Diode, RTD)是一种基于量子隧穿效应的半导体器件,同时具有非线性特性和负阻特性,通过改变偏置电压可以作为太赫兹源和太赫兹探测器,在未来6G技术中通信感知一体化方面具有优势。简要总结了基于RTD实现的器件的工作原理,对基于RTD实现的太赫兹源和太赫兹探测器、太赫兹通信系统以及太赫兹雷达系统等太赫兹技术的研究进展进行介绍,并对当前存在的技术挑战和未来的发展方向进行探讨。基于RTD的太赫兹技术凭借其突出的优势,将成为未来电子器件领域重要的发展方向。

6G与太赫兹通信技术导读

内容导读太赫兹波是0.1~10 THz频段的电磁波,对应波长3~0.03 mm,介于毫米波和红外光之间。太赫兹频段具有丰富的频谱资源,可用于地面短距离高速无线通信和空间卫星通信,被认为是6G候选频段之一。目前,太赫兹通信作为6G潜在关键技术之一,已成为移动通信领域学术界和工业界的研究热点。其中,涉及太赫兹通信硬件系统设计、太赫兹器件研制、宽频信号的高效调制与处理、信道测量和建模技术、信道编码技术、通信感知一体化技术、智能反射面辅助技术、超大规模天线技术等大量关键科学技术与工程设计问题。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第12期专栏征稿 主题:太赫兹成像感知技术

成像是人类认识世界最直接的方式,太赫兹波作为最后一个被开发的电磁波段,为科学探索和工业应用提供了新的视野,其包含的物质指纹,可作为分子级的识别手段。受限于波长的物理尺度,其成像分辨率距离人们的期望还有一定距离;太赫兹光谱传递了什么信息、该如何应用,仍需要深入探索。本专题拟对此进行探讨。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第12期专栏征稿 主题:太赫兹成像感知技术

成像是人类认识世界最直接的方式,太赫兹波作为最后一个被开发的电磁波段,为科学探索和工业应用提供了新的视野,其包含的物质指纹,可作为分子级的识别手段。受限于波长的物理尺度,其成像分辨率距离人们的期望还有一定距离;太赫兹光谱传递了什么信息、该如何应用,仍需要深入探索。本专题拟对此进行探讨。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第12期专栏征稿 主题:太赫兹成像感知技术

成像是人类认识世界最直接的方式,太赫兹波作为最后一个被开发的电磁波段,为科学探索和工业应用提供了新的视野,其包含的物质指纹,可作为分子级的识别手段。受限于波长的物理尺度,其成像分辨率距离人们的期望还有一定距离;太赫兹光谱传递了什么信息、该如何应用,仍需要深入探索。本专题拟对此进行探讨。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第12期专栏征稿主题:太赫兹成像感知技术

成像是人类认识世界最直接的方式,太赫兹波作为最后一个被开发的电磁波段,为科学探索和工业应用提供了新的视野,其包含的物质指纹,可作为分子级的识别手段。受限于波长的物理尺度,其成像分辨率距离人们的期望还有一定距离;太赫兹光谱传递了什么信息、该如何应用,仍需要深入探索。本专题拟对此进行探讨。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第12期专栏征稿 主题:太赫兹成像感知技术

成像是人类认识世界最直接的方式,太赫兹波作为最后一个被开发的电磁波段,为科学探索和工业应用提供了新的视野,其包含的物质指纹,可作为分子级的识别手段。受限于波长的物理尺度,其成像分辨率距离人们的期望还有一定距离;太赫兹光谱传递了什么信息、该如何应用,仍需要深入探索。本专题拟对此进行探讨。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第6期专栏征稿主题:太赫兹辐射源及其应用

太赫兹波由于其独特的电磁频谱特性,在物理学、化学、天文学、生物医学诊断、通信技术、安全检测、雷达探测及军事国防等领域具有重要的研究价值和应用前景。高性能太赫兹辐射源是太赫兹技术快速发展的重要基础,电子学、光子学等领域的多种技术为太赫兹辐射源的实验、研制与评估提供了丰富的新途径。同时,太赫兹应用技术的发展,以及大数据分析、人工智能等建模仿真新途径的出现,多学科交叉研究,为太赫兹波的多种应用研究注入了新的活力。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第6期专栏征稿 主题:太赫兹辐射源及其应用

太赫兹波由于其独特的电磁频谱特性,在物理学、化学、天文学、生物医学诊断、通信技术、安全检测、雷达探测及军事国防等领域具有重要的研究价值和应用前景。高性能太赫兹辐射源是太赫兹技术快速发展的重要基础,电子学、光子学等领域的多种技术为太赫兹辐射源的实验、研制与评估提供了丰富的新途径。同时,太赫兹应用技术的发展,以及大数据分析、人工智能等建模仿真新途径的出现,多学科交叉研究,为太赫兹波的多种应用研究注入了新的活力。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第6期专栏征稿 主题:太赫兹辐射源及其应用

太赫兹波由于其独特的电磁频谱特性,在物理学、化学、天文学、生物医学诊断、通信技术、安全检测、雷达探测及军事国防等领域具有重要的研究价值和应用前景。高性能太赫兹辐射源是太赫兹技术快速发展的重要基础,电子学、光子学等领域的多种技术为太赫兹辐射源的实验、研制与评估提供了丰富的新途径。同时,太赫兹应用技术的发展,以及大数据分析、人工智能等建模仿真新途径的出现,多学科交叉研究,为太赫兹波的多种应用研究注入了新的活力。

ADI太阳能模拟器方案

近年来随着太阳能应用的不断发展,关于太阳能利用、转换的相关产品,尤其是太阳能电池板的使用量也逐渐增加。过去,这些产品都是在自然环境下进行测试,受制于气候条件,因此存在测试周期长、数据的可重现性差等不足。太阳能模拟器是模拟太阳光谱和光强的一种光源设备,可以在高精度拟合太阳光谱分布的前提下,实现不同的太阳辐照度等条件,满足测试研究对太阳辐照的特殊需求。使用太阳能模拟器能够克服气候多变性所造成的不便,全年24小时在室内对太阳能产品进行测试。

小剂量艾司氯胺酮和舒芬太尼在髋关节置换术围术期镇痛中的效果比较

目的对比小剂量艾司氯胺酮和舒芬太尼在髋关节置换术(HA)患者围术期镇痛中的应用效果。方法将我院行HA的124例患者按照随机数字表法分为对照组和观察组,每组62例。对照组患者使用舒芬太尼进行镇痛;观察组患者使用小剂量艾司氯胺酮镇痛。观察2组患者麻醉前(T1)、手术切皮时(T2)、麻醉30 min后(T3)及手术结束时(T4)的心率(HR)、呼吸频率(RR)、平均动脉压(MAP)、血氧饱和度(SpO2)等血流动力学变化;于术前(T5)、术后6 h(T6)、术后12 h(T7)及术后24 h(T8)记录患者静息状态及活动状态下疼痛视觉模拟量表(visual analogue scale,VAS)评分;统计2组患者术后镇痛泵按压次数,需补充镇痛药物情况,术中及术后24 h不良反应发生情况。结果2组患者T1时HR、MAP及RR水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);观察组患者T2、T3、T4时HR、MAP及RR水平均高于对照组(P<0.05);2组患者各时间段SpO2水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。2组患者T5时静息状态及活动状态VAS评分比较差异无统计学意义(P>0.05);观察组患者T6、T7、T8时静息状态及活动状态VAS评分均低于对照组(P<0.05)。观察组术后镇痛泵按压次数及需补充镇痛药物患者比例均少/低于对照组(P<0.05)。2组术中及术后不良反应发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论与舒芬太尼相比,小剂量艾司氯胺酮应用于HA患者的镇痛效果更好,患者围术期疼痛程度更轻,术中血流动力学更稳定,安全性较好。

太赫兹固态通信系统技术发展现状与挑战

太赫兹固态通信系统被认为是下一代通信的重要技术备选方案,其高速、实时、大容量传输特性为“万物智联”提供了可能。当前,太赫兹固态通信系统面临诸多技术挑战。为进一步推动太赫兹固态通信系统研制,梳理了太赫兹波段信号调制、固态器件、天线以及收发系统的研究进展与关键技术,并剖析了太赫兹通信系统未来的发展方向。太赫兹固态通信系统将进一步加快通信系统小型化研究,促进信号、器件、芯片、系统等多项技术深度优化融合,为商业化应用提供技术基础。

面向太赫兹通信覆盖增强的确定性信道建模分析

作为6G网络关键候选技术之一的太赫兹通信,其严重的路径损耗和阻塞敏感性对太赫兹信号覆盖范围造成了极大限制。一系列的太赫兹通信覆盖增强技术被提出。为了更好地在实际环境中对覆盖增强技术进行个性化的设计与部署,针对相应太赫兹无线信道展开建模分析。介绍了太赫兹通信的确定性信道建模方法,针对射线追踪(Ray Tracing, RT)方法进行了探讨,阐述了辅助太赫兹通信覆盖增强的相关技术。基于RT方法构建了面向太赫兹通信覆盖增强的确定性信道模型实例,验证了相关技术对太赫兹通信覆盖具有增强的效果,并对建模的相应挑战展开了讨论。对RT方法在未来太赫兹通信技术的应用进行了展望。

基于皮肤-脂肪模型的太赫兹体内多输入多输出信道特性分析与建模

为探究太赫兹(THz)频段体内多输入多输出(MIMO)通信系统的传输特性,该文在0.8~1.2 THz下构建了精确的皮肤-脂肪模型,对皮肤-脂肪模型中垂直方向和水平方向的链路进行全波电磁仿真,分析太赫兹体内信道特性,建立路径损耗模型。首先,结合太赫兹频段人体组织的介电特性和人体皮肤的解剖学结构构建皮肤-脂肪模型。其次,对比分析了3条链路的路径损耗和阴影衰落,提出带有等效吸收因子的太赫兹体内路径损耗模型。最后,对3条链路的莱斯K因子、均方根时延扩展、MIMO容量进行分析。仿真分析表明,带有等效吸收因子的太赫兹体内路径损耗模型可以更准确地描述加长距离垂直链路2的路径损耗,发射端在体表可以增强MIMO容量。该文的工作可以为太赫兹体内通信系统的设计和优化提供参考。

亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪光学设计

狭缝式成像光谱仪是太阳极紫外光谱成像探测的重要工具之一,然而目前国内尚无该类载荷,导致太阳物理学和空间天气学等学科在极紫外光谱诊断研究方面主要依赖国外仪器数据,严重制约了相关学科的发展.国外已发射的成像光谱仪仅具有2"量级的空间分辨率,很难观测到日冕加热模型预测的等离子体核心特征.为了更好地理解太阳不同层次大气之间的耦合过程,需要更宽光谱覆盖的太阳观测数据.鉴于此,本文提出并设计了一款亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪,相比现有仪器,系统能够实现更高空间和光谱分辨率、更宽光谱范围覆盖的观测.性能评价结果表明,系统在62—80 nm,92—110 nm波段内的像元空间分辨率均优于0.4",光谱分辨率均优于0.007 nm,光谱成像质量接近衍射极限,对我国未来首台空间太阳极紫外成像光谱仪的研制具有重要参考价值.

典型饲用氨基酸的太赫兹光谱检测与密度泛函理论指认分析

为探索用于畜禽饲喂低蛋白日粮的典型氨基酸太赫兹波段指纹特性及其与分子结构相关性,本文基于太赫兹时域光谱技术和密度泛函理论(DFT)对蛋氨酸等6种饲用氨基酸开展了实验测量和理论振动计算分析。首先,制备了氨基酸实验样本,测量了它们在0.5~2.0 THz的太赫兹吸收光谱,发现:蛋氨酸在1.48和1.54 THz、赖氨酸在0.95和1.67 THz、色氨酸在1.2和1.4 THz、苏氨酸在1.42 THz、组氨酸在1.4 THz、异亮氨酸在1.41和1.51 THz处呈现明显吸收特性;然后,利用GaussView软件构建了6种氨基酸单分子结构,应用DFT理论的B3LYP杂化泛函方法,结合6-311G(d,p)基组优化结构,计算获得其太赫兹波段的频谱特征,发现:蛋氨酸在1.51 THz、赖氨酸在0.89和1.68 THz、色氨酸在0.67和1.39 THz、苏氨酸在1.4 THz、组氨酸在1.4 THz、异亮氨酸在1.56和1.75 THz处有一定吸收,与实际实验测量吸收峰位基本吻合;最后,利用Gaussian软件分析了6种氨基酸在0.5~2.0 THz波段各吸收峰处的振动模式,发现:蛋氨酸1.51 THz处吸收峰源自其甲基团的面内摇摆振动;赖氨酸0.89和1.68 THz处吸收峰源自其羧基官能团的旋转和氨基官能团的面内摇摆振动;色氨酸1.39 THz处吸收峰源自其羧基官能团的面外弯曲振动;苏氨酸1.4 THz处吸收峰源自其羧基官能团的面外弯曲和氨基官能团的面内摇摆振动;组氨酸1.4 THz处吸收峰源自其氨基官能团的面内摇摆和整体摇摆振动;异亮氨酸1.56 THz处吸收峰源自其甲基团和氨基官能团的整体摇摆和羧基官能团的面外摇摆振动、1.75 THz处吸收峰源自其甲基团的整体摇摆和羧基官能团的面外摇摆振动。该研究为利用太赫兹光谱技术开展典型饲用氨基的快速定性定量研究提供理论参考。