面向6G通信的SnSe_(2)薄膜太赫兹波探测器

第六代通信(6G)技术以其宽带宽、高速传播、保密性强等优势成为了通信技术的发展方向,并计划于2028年商用。然而,由于6G波段电磁波的光子能量较低而在室温下缺乏高效的探测手段,这也成了制约6G技术发展的因素之一。近年来,低带隙纳米材料的发展,为太赫兹波检测提供了一种低成本、高灵敏度的探测手段。对大面积、高灵敏度的薄膜太赫兹波探测器进行研究,同时引入532 nm激光和强垂直磁场进行调控,研究了外场作用下的探测性能变化,得到了外场对太赫兹波的探测效果具有极其显著的提升。因此,少层和多层SnSe_(2)薄膜在外场调控下对于太赫兹波探测有明显的提升作用,这一研究也证明了,外场调控下的SnSe_(2)薄膜对6G探测技术的发展具有重要意义。

基于AlGaN/GaN HEMT外差探测器的太赫兹线阵列矢量探测系统

为了研究AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)外差探测器应用于太赫兹来波方向(Direction of Arrival,DOA)估计领域的可行性及量化性能指标,基于AlGaN/GaN HEMT 243GHz外差探测器搭建了太赫兹波线阵列矢量探测系统,实现了太赫兹连续波的相位分布和来波方向的测量。该系统的核心器件为准光-波导耦合的太赫兹外差探测器线阵列组件,阵元平均噪声等效功率(Noise-Equivalent-Power,NEP)为-123.89dBm/Hz。通过测试,表明该系统相位解析稳定度优于0.6°,线阵列组件法线(阵列芯片的垂线)方向左右11°以内的太赫兹来波方向的检测误差小于0.25°。讨论了存在误差的原因及可能的解决方案,为后续基于AlGaN/GaN HEMT面阵列的太赫兹相控阵雷达及定向通信系统的研制提供了基础。

飞秒三色谐波脉冲增强空气等离子体中太赫兹波的产生

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:m(m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。

AgGaSe2晶体差频产生可调谐太赫兹波的理论研究

基于单轴晶体中三波互作用的共线相位匹配技术,采用CO2激光器泵浦非线性晶体AgGaSe2,数值计算出在oee类和oeo类相位匹配条件下,差频产生太赫兹波的相位匹配角、走离角、允许角和有效非线性系数。计算结果表明:两类相位匹配太赫兹波可调谐的范围都非常宽,而且走离角都在1°以下,允许角足够大。在绝大部分太赫兹波区域,oee类匹配有效非线性系数远大于oeo类匹配,实验中适合采用oee类相位匹配方式。

基于超快热电效应及自旋热电子学效应的THz波产生

飞秒激光泵浦光电导天线、磁性异质结构、电光晶体、空气等会产生太赫兹脉冲,其产生原理主要基于飞秒激发下载流子、电极化的瞬态变化等非热效应。与此同时,飞秒激光泵浦物质不可避免地会产生超快热效应。近年来,基于超快热电效应以及与自旋相关的超快自旋热电子学效应产生太赫兹波获得越来越多的关注。本文详细介绍了利用塞贝克效应/能斯特效应这两种热电效应,以及自旋塞贝克效应/反常能斯特效应这两种自旋热电子学效应产生太赫兹波的研究进展。超快热电效应及超快自旋热电子学效应已在太赫兹产生方面展现出巨大潜力,有望推动太赫兹源及相关技术的发展。

探测光波长对太赫兹波电光取样探测技术的影响(英文)

由于太赫兹波电光取样探测技术中电光晶体存在的色散关系,探测光的波长会直接影响到电光取样的探测带宽和效率.由于该色散关系的存在,不同的电光晶体在电光取样中响应函数不同.本文研究了两种典型的电光晶体-碲化锌和磷化镓晶体的响应函数,发现在选取的四种探测激光波长内(600 nm、800 nm、1200 nm、1600 nm),800 nm的探测激光更合适碲化锌晶体,1200 nm的激光更合适磷化镓晶体.对于不同厚度的晶体,存在一个最优化的探测激光波长,使得该晶体的电光响应函数有最宽的带宽.

OH1晶体中级联光学差频效应产生太赫兹波（英文）

理论分析了有机晶体2-[3-(4-hydroxystyryl)-5,5-dimethylcyclohex-2-enylidene]malononitrile(OH1)中基于共线相位匹配级联光学差频产生太赫兹波的物理过程。从耦合波方程出发分析了级联斯托克斯过程和级联反斯托克斯过程,计算了太赫兹波的强度和量子转换效率。相对于非级联光学差频过程,13阶级联光学差频产生的太赫兹波强度增大了15.96倍。13阶级联光学差频中太赫兹波的量子转换效率为1377%,超过了Manley-Rowe关系的限制。

《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。

基于混合微腔的高效率太赫兹波产生

提出并研究基于回音壁共振模和表面等离子激元共振模的混合微腔太赫兹产生系统,运用有限元方法模拟实现了室温下11. 7 THz的太赫兹波产生,所获得的太赫兹波模体积小,超过衍射极限,亚波长局域使得Purcell因子达到7. 2×10~3(砷化镓中太赫兹波长的负三次方).研究表明,该结构的太赫兹波转化效率可达到量子极限(～5. 5%),太赫兹波的最高输出功率可达166. 3 m W.该系统可在室温下工作,转化效率接近量子极限,太赫兹输出功率较高,且易于光学集成.

具有双电光分子的聚合物型太赫兹波探测器件

与传统的无机晶体材料相比,电光聚合物材料具有更高的电光系数,并且没有声子吸收问题,由此构成的太赫兹波探测器件具有更高的效率和带宽。但是侧基型和主客体型的电光聚合物具有电光系数偏低和相分离问题,这些缺点限制了这类材料的应用。具有双电光分子的聚合物材料可以克服上述问题,利用这种材料构成共面插指结构的太赫兹波探测器件效率可提高80%,带宽可扩展到9THz,并且器件具有良好的稳定性。

太赫兹波相干探测的物理机制研究

通过探测经周期量级激光脉冲激励所产生的气体等离子体荧光辐射增强现象,研究了太赫兹波相干探测的物理过程。结果表明,太赫兹场同周期量级激光脉冲载波-包络相位改变π前后相应的荧光辐射增强量的差值成正比,最佳探测条件可表达为ETHz∝ΔI(φ=π)-ΔI(φ=0)。

返波管振荡器与热释电探测器在太赫兹领域中的应用

目前返波管振荡器与热释电探测器在太赫兹目标特性领域得到广泛应用,文中揭示返波管振荡器中的慢波系统与热释电探测器中的热释电效应两个核心内容,并利用物理学有关理论对其工作原理进行了详细的阐述,同时围绕返波管振荡器与热释电探测器在太赫兹目标特性中的应用情况进行介绍。

采用CMOS太赫兹波探测器的成像系统

太赫兹波成像技术在生物医疗和安全检测等领域具有广阔的应用前景。针对新一代信息技术对便携式太赫兹波成像设备的需求,设计了基于CMOS太赫兹波探测器的成像系统。该系统包括一款CMOS太赫兹波探测器、片外模数转换器(ADC)、FPGA数字信号处理器、二位步进机、四个抛物面镜和太赫兹波辐射源等。CMOS太赫兹波探测器集成了片上贴片天线以及作为检波元件的NMOS晶体管,探测器由180 nm标准CMOS工艺制成。太赫兹波探测器的输出被片外模数转换器(ADC)采集并转换为数字信号,该数字信号被FPGA采集并传输到电脑上成像。所有上述元件均被装备在印刷线路板(PCB)上以减小系统体积。该系统实现了透射式太赫兹波扫描成像而无需斩波-锁相技术,并给出在860 GHz的太赫兹波照射下隐藏在信封内部金属的成像结果。

基于石墨烯材料的太赫兹波探测器研究进展

太赫兹波具有瞬态性、宽带性、穿透性和低能性等一系列独特性质,使其在材料研究、信息传递、环境检测、国防安全、医疗服务等方面展现了非常广阔的应用前景。作为该领域应用的关键,太赫兹探测器得到科研人员极大的重视。一般来讲,探测器的性能很大程度上依赖于基质材料的特性。石墨烯具有2个非常重要的优势,一是石墨烯具有线性能带结构,使得能够吸收太赫兹波;二是石墨烯具有超高载流子迁移率,能够进行超快探测。因此,石墨烯基有望成为太赫兹频段新一代高性能探测器的基质材料。详细综述了近几年关于石墨烯基太赫兹探测器的发展状况。

太赫兹波探测技术的研究进展

太赫兹波具有优越的特性,使其在物理、化学、生物医学、天文学、材料科学和环境科学等方面有重要的学术和应用价值,以及对国民经济发展、国家安全、反恐和新一代信息科学技术有重大的推动作用,作为太赫兹技术应用的关键器件之一的太赫兹探测器同样到了迅猛的发展。文章介绍了太赫兹探测技术的原理及其应用,并在此基础上分析了太赫兹探测器的最新进展、性能和发展趋势。

测辐射热计型太赫兹波探测器

美国专利US7557349 （2009年7月7日授权）本发明提供一种采用微桥结构的测辐射热计型太赫兹波探测器。该探测器的微桥结构中有一个包含一层 测辐射热计薄膜的温度探测区，它是由一个悬置在电路衬底上方的支撑部分支撑的。温度探测区上方是一层用介质材料制作、能有效收集太赫兹波的覆盖介质．当该覆盖介质的折射指数为n、厚度为t，太赫兹波长为A时，设定nt〉λ，而且以λ／2的整倍数设定覆盖介质与温度探测区之间的间隙。通过这种安排，人们便可以用一种测辐射热计型红外探测器的结构和制作方法来提高太赫兹波的吸收比，并以高成品率制作高性能的测辐射热计型太赫兹波探测器．

太赫兹波科学与技术

太赫兹波是一个非常有科学价值但尚未被完全认识和利用的电磁辐射区域,它在成像、医学诊断、安全检查、信息通信、空间天文学乃至军事等领域都有着广阔的应用前景。从总体上介绍了太赫兹波的独特性质、应用领域,阐述了太赫兹波的产生、太赫兹波探测的机理和方法,并简单讨论了太赫兹技术的发展前景:被誉为21世纪影响人类未来的十大技术之一的太赫兹波科学技术,将会在未来的数十年间逐渐成熟并得到广泛的应用。

太赫兹波脉冲成像和连续波成像技术研究

介绍了太赫兹(THz)连续波成像和脉冲波成像的原理,报道了自主研制的连续太赫兹波及脉冲太赫兹波成像系统:太赫兹连续波成像方面,分别使用研制的辉光放电探测器(GDD)和商业化的肖特基二极管对同一物体成像,结果表明GDD是一种成本低、成像效果好的室温太赫兹波探测器;在太赫兹脉冲波成像方面,利用研制的SI-GaAs光电导天线作为太赫兹源,对金属环成像,分析了频率对的振幅图像和相位图像的影响。