基于微流控技术的磁流体对外加磁场及温度的太赫兹特性研究

磁流体是将超微磁性粒子均匀地分布在载基液中,形成的胶态液体磁性材料,它打破了传统固体磁性材料的形态,是一种同时具有固体磁性和液体流动性的新型材料,具有非常广泛的应用前景。目前磁流体已经被应用于医学领域,已有研究表明,磁流体可被用于癌细胞的治疗、细胞的分离以及靶向给药等;另外,磁流体还可以应用于密封、润滑等方面。太赫兹波是指频率范围在0.1~10 THz,波长范围在30~3000μm的电磁辐射。由于许多生物分子的振动和转动模式均处于太赫兹波频段,并且太赫兹波的能量较低,不会破坏被测物品,所以太赫兹波可用于无损检测,是一种安全可靠的测量方法。微流控技术可用于对极少量液体样品的测量,具有操作简单、检测速度快、节约被测样品等优点。该研究将太赫兹技术与微流控芯片技术相结合,通过改变外加磁场的时间和温度,研究了磁流体的太赫兹时域谱和频域谱的变化情况,发现在外加不同时间的磁场强度时,随着时间的增加,磁流体的太赫兹时域谱图右移,频域谱图强度下降;外加不同温度时,随着温度的增加,同样出现时域谱图右移,透射强度降低的现象。初步认为磁流体中的磁性粒子在外加磁场下聚集定向排列,随着时间的延长,近似认为纳米粒子团簇半径增大,使得太赫兹波不易透过从而使其强度变低;在温度升高时,分子热运动加剧,分子振动和转动加强,使得太赫兹波不易透过进而强度变低。由于利用太赫兹研究磁流体特性方面的相关报道较少,该研究为探究磁流体提供了新的方法;对外加磁场下的磁流体太赫兹特性的研究可在医学领域的广泛应用,为太赫兹技术在生物医学方面提供了新的途径,为磁流体的深入应用和研究提供了技术支持。

THz信号处理与分析的研究现状和发展展望

本文对THz信号的特点、THz信号的产生技术、THz信号的探测技术、THz时域光谱(THz-TDS)技术、THz信号的处理技术,以及THz信号应用技术等当前的研究现状进行了综述,并对未来可能的发展做了展望.

基于平面近场的太赫兹天线方向图测量不确定度的评定方法及验证

面对太赫兹(Tera Hertz,THz)频段天线方向图校准需求,基于研建的太赫兹天线方向图测量装置,根据NIST经典平面近场测量不确定度分析模型,对天线平面近场测试的测量不确定度进行分析评定,并通过比较法对测量不确定度进行验证。实验结果表明,该评定方法在设定的实验频段可行,预计在更高频段依然适用。首先介绍基于平面近场的太赫兹天线方向图测量装置,然后对测量不确定度的误差来源进行分析,并与远场测量结果进行比较验证,继而对未来工作进行展望。

二次谐波测定电场矢量及THz辐射场

利用非线性光学效应的二次谐波测定电场矢量以及THz电磁辐射场的新技术的方法,其有效性强,应用前景广阔.

紧凑型自由电子激光THz源上四极磁铁的设计及测量

基于自由电子激光（FEL）的太赫兹源具有高功率、高效率、波谱范围宽且连续可调、波束质量好等显著优点,目前是获得最高输出功率的方法。紧凑型太赫兹源使整体装置小型化,减少了装置成本和占用空间,但依然可以提供高功率、高品质的太赫兹波束,是一种便利可靠的用户装置。由于空间限制,FEL上的磁铁要尽可能地减小其尺寸,并仍能满足束流参数设计要求。本文设计的四极磁铁磁轭孔径与有效长度,其中2块是64mm×100mm,另外3块是45mm×100mm。这些四极磁铁的磁场梯度可以达到0.6-1.9T·m^-1。采用Poisson和Oprra-3D软件进行四极磁铁的二维和三维仿真计算,设计优化四极磁铁的结构,并测量了加工完成后的四极磁铁的磁场。

小波域马尔可夫随机场在THz图像处理中的应用(英文)

目前THz自由空间成像面临的挑战主要有大气损耗和水分吸收,辐射功率低,成像要获得高的信噪比,需要有更高功率的辐射源;数据获取时间长;图像质量仍需改善。分析了THz成像技术的最新发展趋势及国内外发展现状。阐述了利用THz辐射进行合成孔径成像、THz压缩感知成像的基本原理,并对两种种成像方法形成的THz图像的特点进行了分析。应用Wiener2,基于熵标准的ddencmp选定小波系数阈值降噪法、Donoho提出的小波系数阈值降噪法以及基于小波系数幅值渐近最优降噪法等图像降噪算法对THz图像进行处理效果从均方根误差、信噪比、相关系数等方面进行了定性、定量的比较。提出将小波域马尔可夫随机场应用于THz图像降噪中。主要完成了以下几个方面:对每个小波系数引入两个状态,一个状态对应图像的非平稳区域,如边缘;另一个状态对应图像平稳区。每个状态下的小波系数用高斯分布函数来描述,虽然每个状态下的小波系数服从高斯分布,但每个小波系数的两个状态混合模型服从非高斯分布。然后利用EM(Expectation Maximization)算法估计混合模型中的参数,采用贝叶斯准则初步确定理想图像小波系数的收缩因子。最后将小波域隐马尔可夫模型的降噪算法进行对比试验,仿真结果表明小波域隐马尔可夫模型的降噪算法更具有效性和优异性。

Nanotip design for high-resolution terahertz scattering-type scanning near-field optical microscopy

Terahertz(THz)scattering-type scanning near-field optical microscopy(s-SNOM)is an important means of studying and revealing material properties at the nanoscale.The nanotip is one of the core components of THz s-SNOM,which has a decisive impact on the resolution of the system.In this paper,we focus on the theory and design of the nanotip and conduct comprehensive research on it through simulation.The theoretical model is based on full-wave numerical simulation and dipole moment analysis,which can describe the overall nanotip electromagnetic response under the incident field.A comprehensive design model of nanotip geometry,sample materials,and incident field is established to significantly improve the near-field coupling efficiency and spatial resolution to achieve optimal performance.

强场液体太赫兹波研究进展

主要综述了近几年基于液体的强场太赫兹波研究进展,讨论了不同液体结构、激发方式以及不同液体种类等对太赫兹发射的影响,最后对液体太赫兹的发展进行了总结和展望.

太赫兹波近场成像综述

太赫兹波成像作为可见光和微波成像等的拓展,在半导体材料表征、生物组织诊断、无损检测和安检等领域表现出许多独特的优点,得到了越来越广泛的关注.传统太赫兹波成像受长波长对应的衍射极限的限制,分辨率较低.而太赫兹波近场成像是目前突破该限制,获得亚微米甚至是纳米量级高分辨图像的研究热点之一.首先介绍了近场机制与成像的基本原理;其次总结了太赫兹波近场成像的几种常用方法及其对应研究进展和当前存在的问题,包括孔径型、针尖型、亚波长太赫兹源型和微纳结构调控型等;最后探讨了该方向的发展趋势.

空间非均匀激光场下He原子辐射谐波的量子路径调控

理论研究了He原子在空间非均匀激光场下辐射谐波的量子路径调控.计算结果表明,随着空间非均匀激光场引入位置由负向-r0到正向-r0移动,谐波截止能量呈单调递增趋势,而且只有单一的短量子路径对最大谐波辐射过程起作用.通过分析谐波辐射时频分析图和电子含时波包演化图,对谐波辐射的特点给出了合理解释.随后适当引入一束太赫兹激光场,谐波强度被增强2个数量级,并且形成一个1208eV的超长平台区.最后,通过叠加谐波,可获得一系列持续时间在34as的超短脉冲,其波段覆盖为10~1nm.

用电光晶体测量超快电磁辐射脉冲的几个问题

讨论普遍情况下超快电磁辐射脉冲 E0 (t) (THz辐射场 )及其电光采样测量值 Em(t)的函数关系 .并对THz辐射场与飞秒 (fs)

基于光场处理方法的太赫兹成像优化

近年来,太赫兹技术在检测、安保等诸多领域变得日益重要。如何扩大视场和提高成像质量是太赫兹成像的关键。针对以上问题,本文基于单相机扫描方式搭建了一个太赫兹光场成像系统以同时实现对太赫兹波空间和角度分布信息的利用。基于四维全光函数和双平面参数化方法,利用太赫兹光场传播过程中的强度一致性进行了重聚焦运算,通过对光场进行积分即可得到一系列对应不同视角、不同成像距离的结果。与初始的太赫兹成像结果相比,所搭建成像系统的视场和成像质量都得到了有效提升。在本文实验中,视场扩大了1.84倍,分辨率从1.3 mm提高到了0.7 mm。此外,部分被遮挡的目标信息也可通过使遮挡物离焦得到恢复。结果证明所搭系统能够提高太赫兹成像质量并拓展其功能,从而为太赫兹无损测量和安全检测提供了新的思路。

太赫兹天线无相测试方法

文章给出了一种仅由幅度信息重构天线远场方向图的平面近场方法,以及由两组相互正交的线极化分量幅度信息获取圆极化天线方向图的远场(紧缩场)测试方法,并对该方法进行了实验验证。

太赫兹频域层状一维光子晶体光纤结构研究

文章采用传输矩阵法对太赫兹频域层状一维光子晶体光纤(PCF)的设计方法进行了理论研究,提出了As2Se3和Teflon材料体系的一维PCF结构的设计方法。研究表明:层状一维PCF传输中心频率为1 THz波时最佳光子带隙材料匹配如下:As2Se3高折射率材料层的厚度为168.3μm,Telfon低折射率材料层的厚度为359.7μm,最佳周期数为25。

半导体表面场产生太赫兹电磁波的机理研究

介绍了两种由半导体表面场产生THz辐射的物理机制:一种是利用半导体表面的耗尽层电场,另一种是利用半导体表面的Dember电场加速载流子,形成瞬态光电流而辐射出电磁波。文中对这两种模型的辐射机理进行了深入的讨论,对利用表面场产生THz辐射的机理有了深刻的认识,为高效、便捷、低成本的THz辐射源的研究提供了基础。

固态微波毫米波、太赫兹器件与电路的新进展

固态微波毫米波、太赫兹器件与电路是微电子、纳电子领域的战略制高点之一,SiCMOS技术进入纳米加工时代,GaAs,InP材料的"能带工程"(超晶格、异质结),GaN材料的宽禁带和界面特性以及石墨烯纳米级新材料的创新发展都深刻影响着固态微波毫米波、太赫兹器件与电路的进展。描述了固态微波、毫米波和太赫兹器件与电路当前发展的新亮点,包括纳米加工技术、石墨烯新材料、GaN MMIC功率合成突破3 mm频段百瓦级、三端器件进入太赫兹和两端器件倍频链突破2.7 THz微瓦功率。并重点就当前发展的RF CMOS,SiGe HBT,LDMOS,GaAsPHEMT,GaAs MHEMT,InP HEMT,InP HBT,GaN HEMT,GFET和THz倍频链等10个领域的发展特点、2011年最新发展以及未来发展趋势进行介绍。

850GHz矢量场形测量实验报告

在850 GHz频率附近,通过实验验证了亚毫米波矢量场形测量平台测量原理的可行性,以及幅度和相位测量的精度。幅度测量动态范围大于45 d B,相位测量的精度还有待进一步提高。已制定相位测量的改进方案,在后续实验中改进。

多脉冲激光增强太赫兹辐射的PIC模拟

模拟了强激光和稀薄非均匀等离子体相互作用在界面辐射超强太赫兹波的物理过程，提出了利用多脉冲激光增强太赫兹辐射的方案，详细研究了多脉冲激光的脉冲个数（取1～4个）、脉冲间距等因素对太赫兹辐射功率和频率的影响。当入射激光包含4个脉冲时，辐射最强，此时的辐射功率是相同条件下单脉冲的6倍，可达到7．16MW。辐射的太赫兹波的脉宽约为330fs，总能量约为1μJ。研究结果表明：多脉冲激光可以显著增强太赫兹辐射，且随着脉冲个数的增加，激起的电子静电波振幅变大。辐射功率也随之变大，直到尾流场饱和；当脉冲间距等于入射激光脉宽时辐射最强。

太赫兹场作用下一维超晶格的非线性响应

研究了太赫兹电场下一维超晶格的电子力学行为,通过驰豫近似求解了单微带内的密度矩阵动力学方程,由电偶极子行为方程计算得到了超晶格的太赫兹响应及其功率耗散,并考虑了碰撞在消除瞬时效应的重要性.超晶格的光学性质依赖于很强的动力学局域.

产业领域细分视角下核心专利识别研究——以太赫兹产业领域为例

核心专利代表着产业领域内最关键的技术,文章提出一种产业领域细分视角核心专利识别方法,以期发现产业核心技术,维持并提高产业竞争优势。首先基于K-Means聚类算法细分产业领域专利,然后根据专利的技术、经济和法律特征构建核心专利识别指标体系,提出基于熵权TOPSIS法的核心专利识别方法,最后针对太赫兹领域进行实证分析。实证结果发现,核心专利的专利权人大多属于太赫兹产业领域的龙头企业,核心专利涉及的主要细分领域基本涵盖了太赫兹领域目前的热点技术,这验证了文章所提出的核心专利识别模型的有效性。