可调谐太赫兹超材料吸波器研究进展

太赫兹超材料吸波器具有吸收强、厚度薄、质量轻等优点,已被广泛应用于隐身材料、频率选择表面、太赫兹成像、通信传感等方面。但是,基于金属结构的传统太赫兹超材料吸波器一旦完成加工后,它的吸收性能是固定不变的。为解决这一问题,研究人员通过引入活性超材料设计了可调谐太赫兹超材料吸波器。结合可调谐太赫兹超材料吸波器的国内外研究现状,分类阐述了几类典型的可调谐太赫兹超材料吸波器,重点对单频带、多频带、宽频带以及可切换双功能太赫兹超材料吸波器的相关研究工作进行了梳理与总结,并对其未来发展趋势进行了分析。

反射式太赫兹连续波线扫描成像系统

利用太赫兹线阵探测器和0.3 THz辐射源,搭建了反射式太赫兹连续波线扫描成像系统。通过双次扫描测量和图像线性叠加可以对样品反射的太赫兹图像进行精准测量,成像分辨率达到2 mm,成像面积达到40 mm×40 mm,测量耗时<3.0 min。利用此系统对隐蔽在信封和纺织物中的金属样品进行了成功识别,对预埋在聚乙烯板和泡沫塑料板内的异物进行了精准定位。实验结果验证,此系统可以对隐蔽在电介质材料中的物体进行快速准确地检测,表明了其在安全检查和无损探伤领域的应用价值。

太赫兹脉冲焦平面成像技术的发展与应用

作为太赫兹技术中的重要组成部分,太赫兹脉冲焦平面成像一经问世就引起了行业内的广泛关注,人们引入了各种方法去提升此成像技术的测量性能,同时也尝试将此成像技术应用于不同的工业和基础研究领域。本文综述了近年来人们对太赫兹脉冲焦平面成像的技术改良和应用研究,包括提升成像系统的空间分辨率、信噪比、信息获取能力,以及将此成像技术应用于光谱识别检测、超表面器件功能验证、太赫兹特殊光束测量、太赫兹表面波观测等,希望该综述能够推动太赫兹脉冲焦平面成像的进一步技术革新和应用拓展。

基于硒化镓晶体差频效应的宽谱太赫兹系统

为解决已有太赫兹(THz)表征系统对样品性质表征不够全面的问题,搭建了基于硒化镓(GaSe)晶体的宽谱THz系统,利用飞秒脉冲激光泵浦GaSe晶体,产生频谱范围为10~20THz的宽谱THz波。搭建了迈克耳孙干涉仪对THz瞬态电场进行非相干表征,用该系统测量了尿嘧啶等三种生物样品的高频吸收谱,并通过密度泛函理论对生物分子的振动、转动情况进行了理论分析。测量结果与理论结果相吻合,证明了该系统可快速获取样品的高频信息,弥补了传统THz光谱系统在高频波段的信息缺失,为搭建高频THz时域光谱系统打下坚实的基础。

基于机器人的太赫兹层析成像系统

为克服传统太赫兹层析成像技术仅能应用于平面样品检测的局限性,将工业机器人与太赫兹时域光谱系统集成,搭建了基于机器人的太赫兹层析成像系统。利用机器人图形化离线编程技术规划扫描路径,保证太赫兹信号垂直入射到样品表面并获取最大的反射信号。采用基于迭代收缩的反卷积滤波算法对太赫兹时域信号进行处理,提升了系统的时间分辨能力。选取形状为曲面的橡胶材料作为样品,通过主成分分析法计算得到样品表面各采样点的法向量,并结合飞行时间成像技术对样品表面及内部结构进行了三维重建,验证了系统的可行性。

双频角度无关的高透射率超构表面

布儒斯特效应是指横磁波在两个界面上无反射高透射的传输现象。但是,目前观察到的所有高透射率现象都是单一频率或单一入射角度。为此,设计了可实现两个频率的角度无关高透射率太赫兹超构表面,通过合理设计超构表面的参数,使其在每个入射角上的纵波阻抗与空气严格匹配,实现两个频率的角度无关高透射。仿真模拟、理论分析和实验结果相互一致,证明了设计的可行性。所提方法还可扩展到其他波段,对理想滤波器和空间移相器等光学器件进行设计。

基于光泵浦-宽谱太赫兹时域光谱方法的少层MoTe_(2)薄膜光电特性研究

层状二维过渡金属硫属化合物是一类重要的二维层状半导体材料。其中MoTe_(2)因其具有较小的禁带宽度和较高的载流子迁移率而备受关注。应用光泵浦-宽谱太赫兹时域光谱系统研究了少层MoTe_(2)薄膜材料的宽谱太赫兹透射谱、光生载流子在皮秒尺度上的动力学过程及其光电导率的变化。应用空气等离子体产生宽谱太赫兹辐射并利用磷化镓晶体探测的方法测量了谱宽在0.2~7.2 THz范围内少层MoTe_(2)薄膜的透过谱,发现其在3.6、4.6、6.4以及7 THz处存在吸收峰。应用800 nm脉冲光激发少层MoTe_(2)薄膜,并测量其在皮秒时间尺度上的太赫兹光谱,得到少层MoTe_(2)薄膜中光生载流子寿命约为1.6 ps。在此基础上进一步研究了不同泵浦-探测时间差下光电导率变化量的实部和虚部。发现随着延迟时间的增加,电导率变化量实部由约600Ω^(-1)cm^(-1)到300Ω^(-1)cm^(-1)逐渐降低,虚部值约为200Ωcm并不随泵浦-探测时间差而明显改变,这一结果表明少层MoTe_(2)薄膜具有较高的电导率及较长的激子寿命。给出了少层MoTe_(2)薄膜在0.2~7.2 THz波段的吸收谱、光生载流子演化过程及寿命以及少层MoTe_(2)材料光电导率变化量等物理参数,对设计基于少层MoTe_(2)材料的新型光电器件提供了参考。