基于太赫兹时域光谱系统的爆炸物识别 被引量：27

1

作者 解琪 杨鸿儒 +2 位作者 李宏光 韩占锁 孙宇楠 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2392-2399,共8页

描述了太赫兹时域光谱系统的原理和组成,研制了太赫兹时域光谱（0.1-3THz）系统。介绍了太赫兹时域光谱技术在爆炸物识别方面的优势及其特点,提出了爆炸物识别的数学模型和方法。采用太赫兹时域光谱系统测试爆炸物样品的特征吸收光谱并... 描述了太赫兹时域光谱系统的原理和组成,研制了太赫兹时域光谱（0.1-3THz）系统。介绍了太赫兹时域光谱技术在爆炸物识别方面的优势及其特点,提出了爆炸物识别的数学模型和方法。采用太赫兹时域光谱系统测试爆炸物样品的特征吸收光谱并将其作为标准模板,然后将爆炸物置于土壤、水泥和塑料障碍物后,采用太赫兹时域光谱系统得到穿透障碍物后爆炸物的特征吸收光谱,并将其与标准模板比对,从而实现爆炸物的隔物穿透识别。实验得到爆炸物RDX的特征吸收光谱,其特征频率为0.82,1.70和2.40THz。实验还对不同厚度和种类障碍物下爆炸物RDX、CL-20、LLM-105和FOX-1进行了实验测试,结果表明：穿透障碍物后爆炸物可识别的特征吸收光谱与标准模板匹配得很好,证明根据爆炸物特征吸收光谱实现爆炸物匹配识别的方法是可行的。基于文中提出的太赫兹时域光谱系统可进一步开展爆炸物残留痕量探测识别和隔物技术研究。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱系统 特征吸收光谱 爆炸物识别 匹配识别

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基于时域光谱系统的太赫兹圆柱RCS测量 被引量：7

2

作者 蒋彦雯 邓彬 +2 位作者 王宏强 吕治辉 秦玉亮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期2223-2227,共5页

雷达散射截面(RCS)测量对于太赫兹雷达系统论证设计具有重要意义。详细描述了时域光谱(TDS)系统测量RCS的原理,以及实验方案的设计。基于TDS系统对太赫兹频段圆柱RCS进行了测量实验,获得光滑和粗糙圆柱在太赫兹频段下的回波,对光滑圆柱... 雷达散射截面(RCS)测量对于太赫兹雷达系统论证设计具有重要意义。详细描述了时域光谱(TDS)系统测量RCS的原理,以及实验方案的设计。基于TDS系统对太赫兹频段圆柱RCS进行了测量实验,获得光滑和粗糙圆柱在太赫兹频段下的回波,对光滑圆柱回波进行傅里叶变换得到其宽带RCS,与理想圆柱RCS的物理光学解进行比较,发现RCS理论值与测量值基本一致,验证了TDS系统可用于太赫兹频段目标RCS的测量;同时将光滑圆柱和粗糙圆柱的RCS测量值进行对比分析,结果表明:太赫兹频率越高,粗糙面对RCS的影响越大,粗糙度大于八分之一波长为粗糙面的传统定义须重新考虑。 展开更多

关键词 太赫兹 雷达散射截面 时域光谱系统 粗糙表面 圆柱

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超快太赫兹时域光谱系统 被引量：7

3

作者 张宏飞 苏波 +1 位作者 何敬锁 张存林 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期229-232,共4页

超快太赫兹时域光谱系统是基于高速异步光学采样原理进行工作的,该系统使用2个重复频率可在1GHz附近变化的飞秒振荡器,并使用高带宽反馈电路控制其重复频率。2个飞秒振荡器的重复频率存在Δf的失谐,一个飞秒振荡器的重复频率是1GHz+Δf ... 超快太赫兹时域光谱系统是基于高速异步光学采样原理进行工作的,该系统使用2个重复频率可在1GHz附近变化的飞秒振荡器,并使用高带宽反馈电路控制其重复频率。2个飞秒振荡器的重复频率存在Δf的失谐,一个飞秒振荡器的重复频率是1GHz+Δf Hz,为泵浦脉冲;另一个飞秒振荡器的重复频率是1GHz,为探测脉冲,由此提供泵浦脉冲和探针脉冲的时间差,时间延迟呈周期性变化,其扫描周期可以由1/Δf给出。此系统摒弃了传统THz-TDS系统所必需的机械延迟线,采用双光子探测器来产生触发信号。当设定Δf=1kHz时,1ms就可以探测出1个THz谱,用时10.3s即可得到动态范围为21dB、频谱分辨率为5GHz的太赫兹信号。该系统具有检测速度快和频谱分辨率高的优点,在需要快速测量的应用环境中有着传统太赫兹时域光谱系统不可比拟的优势。 展开更多

关键词 太赫兹 异步采样 时域光谱系统

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延迟线位置偏差对太赫兹时域光谱系统的测量不确定度影响分析 被引量：5

4

作者 董海龙 汪家春 +3 位作者 赵大鹏 陈宗胜 刘瑞煌 时家明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期3379-3384,共6页

太赫兹时域光谱技术可以快速准确地提取材料在太赫兹波段的光学常数。然而,其各组成部分在控制精度、响应误差、系统噪音以及实验操作、数据处理等方面的误差,将影响系统对材料光学常数提取的准确性。基于透射式太赫兹时域光谱系统的测... 太赫兹时域光谱技术可以快速准确地提取材料在太赫兹波段的光学常数。然而,其各组成部分在控制精度、响应误差、系统噪音以及实验操作、数据处理等方面的误差,将影响系统对材料光学常数提取的准确性。基于透射式太赫兹时域光谱系统的测量原理,分析了系统延迟线位置偏差对提取材料复折射率准确度的影响,建立了误差在样品测量过程中的传递模型,并利用MATLAB仿真了误差对提取样品复折射率影响。结果表明,样品折射率和消光系数的不确定度受到了系统延迟线位置偏差的影响,且系统延迟线位置偏差越大,样品的复折射率提取的不确定度也就越大。同时,相比消光系数,延迟线位置的偏差对样品折射率的不确定度具有更大的影响。该模型具有一定的实际意义和理论参考价值,可分析系统延迟线位置偏差对太赫兹时域光谱系统提取材料光学常数不确定度的影响,为优化太赫兹时域光谱系统提供理论指导。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱系统 复折射率 延迟线位置偏差 测量不

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玉米中黄曲霉毒素B_1的太赫兹时域光谱检测与识别 被引量：9

5

作者 廉飞宇 杨静 +1 位作者 付麦霞 徐朝辉 《中国粮油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期111-116,123,共7页

针对近红外和传感器方法检测精度差的问题,采用太赫兹时域光谱技术,研究了黄曲霉毒素B1对太赫兹波的响应。首先研究了玉米中黄曲霉毒素的提取过程和保存方法,根据B1溶液在不同频率范围内的光学参数(主要是折射率和吸收系数)的不同,对B1... 针对近红外和传感器方法检测精度差的问题,采用太赫兹时域光谱技术,研究了黄曲霉毒素B1对太赫兹波的响应。首先研究了玉米中黄曲霉毒素的提取过程和保存方法,根据B1溶液在不同频率范围内的光学参数(主要是折射率和吸收系数)的不同,对B1溶液的太赫兹光谱进行定性分析,利用一种改进的多重D-S证据理论对其进行了识别。试验和分析结果表明,利用太赫兹时域光谱技术结合信息融合技术能够对不同浓度的黄曲霉毒素B1溶液进行精确识别,为以后建立黄曲霉毒素太赫兹谱库和快速检测食品中的黄曲霉毒素提供了理论依据。 展开更多

关键词 黄曲霉毒素B1 太赫兹时域光谱系统 光谱分析 D-S证据理论

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太赫兹时域光谱识别4种食用油真实性的研究 被引量：10

6

作者 廉飞宇 付麦霞 +3 位作者 葛宏义 蒋玉英 许德刚 张元 《中国油脂》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期69-73,共5页

采用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),研究了4种食用油(黑芝麻油、芝麻油、小磨香油和花生油)在0.2~1.6 THz波段的延时特性和折射率特性。使用主成分分析法(PCA),根据累计贡献率的大小提取光谱的特征数据。提取了4个主成分(累计贡献率大于9... 采用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),研究了4种食用油(黑芝麻油、芝麻油、小磨香油和花生油)在0.2~1.6 THz波段的延时特性和折射率特性。使用主成分分析法(PCA),根据累计贡献率的大小提取光谱的特征数据。提取了4个主成分(累计贡献率大于95%)作为一个支持向量机(SVM)模型的输入用于识别食用油的种类。结果表明:结合主成分分析法,通过选择合适的支持向量机核函数及其参数,食用油种类识别的正确率可达到93%;通过与主成分回归(PCR)、偏最小二乘回归(PLS)和后向(BP)神经网络方法的比较,支持向量机结合主成分分析(PCA-SVM)方法具有更突出的分类性能,同时也说明了采用太赫兹时域光谱,结合化学计量学方法精准鉴别食用油种类的可行性。 展开更多

关键词 食用油 太赫兹时域光谱系统 主成分分析 支持向量机 预测模型

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黄曲霉毒素B1溶液的太赫兹时域光谱分析 被引量：6

7

作者 廉飞宇 徐朝辉 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第6期63-67,共5页

黄曲霉毒素的物理检测是目前国内外食品安全检测的一个研究热点。针对近红外和传感器方法检测精度差的问题,采用太赫兹时域光谱技术,研究了黄曲霉毒素B1溶液对太赫兹波的响应。首先根据B1溶液在不同频率范围内的光学参数(主要是折射率... 黄曲霉毒素的物理检测是目前国内外食品安全检测的一个研究热点。针对近红外和传感器方法检测精度差的问题,采用太赫兹时域光谱技术,研究了黄曲霉毒素B1溶液对太赫兹波的响应。首先根据B1溶液在不同频率范围内的光学参数(主要是折射率和吸收系数)的不同,对B1溶液的太赫兹光谱进行定性分析;再利用最小二乘支持向量机对其进行定量分析。实验和分析结果表明,利用太赫兹时域光谱技术能够对黄曲霉毒素B1溶液的不同浓度进行精确识别,为以后建立黄曲霉毒素太赫兹谱库和快速检测食品中的黄曲霉毒素提供了理论依据。 展开更多

关键词 黄曲霉毒素B1 太赫兹时域光谱系统 光谱分析 最小二乘支持向量机

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基于太赫兹时域光谱和机器学习的新旧贝壳识别研究 被引量：2

8

作者 白雪杰 廉飞宇 付麦霞 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第12期172-180,共9页

传统的贝壳检测方法对新旧贝壳的分类精度低,样品破坏程度大,稳定性差,而太赫兹光谱又缺乏可直接人工分辨的特征。为此,提出一种基于太赫兹时域光谱和机器学习的新旧贝壳识别方法。首先采用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)技术,研究新旧贝... 传统的贝壳检测方法对新旧贝壳的分类精度低,样品破坏程度大,稳定性差,而太赫兹光谱又缺乏可直接人工分辨的特征。为此,提出一种基于太赫兹时域光谱和机器学习的新旧贝壳识别方法。首先采用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)技术,研究新旧贝壳太赫兹时域光谱、频域光谱、折射率谱和吸收谱特性。然后使用主成分分析法(PCA)在满足所有主成分的累计贡献率达到80%以上的原则的前提下,提取光谱的特征数据。4种光谱分别提取4、4、5和4个主成分,最后使用Adaboost对主成分进行多维特征融合,将融合后的主成分作为支持向量机(SVM)模型的输入用于识别新旧贝壳的种类,其中通过3种核函数(Linear,Polynomial,Radial Basis Function)的对比分析,选出最佳核函数为Radial Basis Function。结果表明:在使用Radial Basis Function核函数,参数C为2.1、σ为4.4的情况下,PCA—Adaboost—SVM模型对新旧贝壳识别准确率可达到98%。通过与BP神经网络、偏最小二乘回归法(PLS)和主成分回归分析(PCR)方法的比较,PCA—Adaboost—SVM方法具有更高的准确性和更稳定的性能,同时也说明采用太赫兹时域光谱系统技术结合机器学习方法可以精准鉴别新旧贝壳种类。 展开更多

关键词 贝壳 太赫兹时域光谱系统 主成分分析 支持向量机 多维特征融合

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太赫兹光谱技术用于茶园土壤草甘膦残留检测的研究 被引量：2

9

作者 王加真 张宝成 +1 位作者 吕朝燕 张金利 《现代农业科技》 2017年第8期116-117,共2页

利用太赫兹时域光谱技术进行了茶园土壤中草甘膦含量检测方法的研究,在茶园土壤中定量添加草甘膦制备测试样品,在贵州省计量测试院太赫兹实验室开展了样品测试试验。结果表明,土壤样品折射率和吸收系数的变化能够反映土壤中草甘磷残留... 利用太赫兹时域光谱技术进行了茶园土壤中草甘膦含量检测方法的研究,在茶园土壤中定量添加草甘膦制备测试样品,在贵州省计量测试院太赫兹实验室开展了样品测试试验。结果表明,土壤样品折射率和吸收系数的变化能够反映土壤中草甘磷残留量的多少。本研究为茶园土壤中草甘膦残留提供了快速检测方法,为实现茶产业可持续发展提供技术支撑。 展开更多

关键词 草甘膦检测 茶园土壤 太赫兹时域光谱系统

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太赫兹光谱技术在中药大黄炮制品检测中的应用研究 被引量：15

10

作者 杨帅 左剑 +1 位作者 刘尚建 张存林 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3870-3874,共5页

针对中药炮制前后成分变化会影响中药用药疗效的问题,采用四种大黄炮制品为研究对象,利用太赫兹时域光谱系统和化学计量学处理方法获得了中药大黄光谱数据,按照中药大黄炮制品的种类对光谱数据进行了区分。同时,薄层色谱法研究显示大黄... 针对中药炮制前后成分变化会影响中药用药疗效的问题,采用四种大黄炮制品为研究对象,利用太赫兹时域光谱系统和化学计量学处理方法获得了中药大黄光谱数据,按照中药大黄炮制品的种类对光谱数据进行了区分。同时,薄层色谱法研究显示大黄在不同炮制方法处理后,其炮制品中基础物质蒽醌和鞣质类化合物含量发生变化,而该实验获得的这四种大黄炮制品太赫兹光谱数据之间的关联性与上述变化规律相吻合。这就说明太赫兹光谱技术对中药炮制品的物质成分是敏感的,此方法可以为中药炮制过程中物质结构变化的研究提供重要参考。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱系统 中药检测 光谱识别 主成分分析

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胃癌组织的太赫兹光谱特性分析 被引量：1

11

作者 赵娜 蔡晋辉 +2 位作者 曾九孙 张光新 韩跃华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S01期289-293,共5页

为了揭示癌变组织的太赫兹光谱特性,利用太赫兹时域光谱系统对胃癌组织及癌旁正常组织进行实验检测.实验采用冷冻干燥机对新鲜组织进行低温干燥脱水,利用透射式太赫兹时域光谱系统获得太赫兹时域信号,并转化为0.2-2THz的吸收系数谱.结... 为了揭示癌变组织的太赫兹光谱特性,利用太赫兹时域光谱系统对胃癌组织及癌旁正常组织进行实验检测.实验采用冷冻干燥机对新鲜组织进行低温干燥脱水,利用透射式太赫兹时域光谱系统获得太赫兹时域信号,并转化为0.2-2THz的吸收系数谱.结果表明,不同病人的胃癌组织在0.45-0.75THz、1.5-1.8THz这两个频段内存在共性吸收峰,与癌旁正常组织的吸收光谱存在明显的差异,这表明癌变组织的蛋白质、DNA、RNA和核酸等含量的异常会产生太赫兹谱特征,为太赫兹技术在生物医学领域的进一步研究提供了一定的帮助. 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱系统 胃癌组织 脱水 吸收系数

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红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射光谱研究 被引量：5

12

作者 董海龙 汪家春 +2 位作者 曾宇润 陈宗胜 时家明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3007-3012,共6页

为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性,制备了红外低发射率隐身涂料,测试了其可见光效果、红外热像图及红外发射率等特性参数。以土黄色红外低发射率涂料为测试样品,利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的... 为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性,制备了红外低发射率隐身涂料,测试了其可见光效果、红外热像图及红外发射率等特性参数。以土黄色红外低发射率涂料为测试样品,利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的复折射率。分析了特征矩阵理论,并利用特征矩阵理论计算了涂层厚度(0.3~0.5mm)与入射角度(0°~60°)的变化对入射太赫兹波反射特性的影响。结果表明,在相应厚度及入射角度范围内,太赫兹波在0.8THz频率下具有多个反射峰值,最高值可达90%以上,有利于实现太赫兹波对红外低发射率隐身涂层下金属目标的探测。此外,涂层厚度变化对入射太赫兹波反射率具有较大影响,涂层越厚,太赫兹波的反射振荡越多,反射峰值越大。入射角度对太赫兹波的反射特性具有一定的影响,但整体影响不大,有利于太赫兹波实现多角度目标的探测。最后,以表面均匀涂覆0.42mm厚涂料的金属板为测试样品,实验测量了样品在0.1~1.5THz频率范围内的反射特性,并与部分理论计算结果进行对比。结果表明:实验测量结果与理论计算结果在数值和趋势上较为吻合,但也存在一定的偏差。究其原因,主要由样品厚度和样品参数误差导致,但依然可利用特征矩阵理论研究红外低发射率涂层对太赫兹波的反射光谱特性。 展开更多

关键词 红外低发射率隐身涂层 太赫兹波 太赫兹时域光谱系统 特征矩阵理论 反射特性

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碲-熔剂方法生长ZnTe单晶的太赫兹辐射及探测(英文) 被引量：3

13

作者 王仍 葛进 +5 位作者 方维政 张惠尔 胡淑红 戴宁 李栋 马国宏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期1-3,15,共4页

通过Te熔剂方法生长出<110>晶向的ZnTe单晶,利用X射线衍射(XRD)及拉曼光谱对该材料进行了测试.详细研究了太赫兹时域光谱系统中该ZnTe单晶作为激发和探测晶体的辐射和探测特性.结果表明在钛-宝石激光器的泵浦下,Te熔剂方法生长的&... 通过Te熔剂方法生长出<110>晶向的ZnTe单晶,利用X射线衍射(XRD)及拉曼光谱对该材料进行了测试.详细研究了太赫兹时域光谱系统中该ZnTe单晶作为激发和探测晶体的辐射和探测特性.结果表明在钛-宝石激光器的泵浦下,Te熔剂方法生长的<110>晶向的ZnTe晶体表现出良好的THz辐射性能,室温下激发频谱可达3THz以上. 展开更多

关键词 ZnTe单晶 太赫兹时域光谱系统(THz—TDS) Te溶剂方法

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部分负曲率太赫兹空芯波导研究 被引量：3

14

作者 穆启元 祝远锋 +5 位作者 薛璐 张亚妮 孔德鹏 贺正权 刘红军 王丽莉 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期56-62,共7页

提出了一种新型部分负曲率反谐振空芯太赫兹波导,波导包层包括两部分,一部分由介质圆管组成,为纤芯提供部分负曲率边界;另一部分由多个矩形介质层组成,多介质层可用来降低限制损耗.此波导结构在增加反谐振层的同时不引入新的包层节点,... 提出了一种新型部分负曲率反谐振空芯太赫兹波导,波导包层包括两部分,一部分由介质圆管组成,为纤芯提供部分负曲率边界;另一部分由多个矩形介质层组成,多介质层可用来降低限制损耗.此波导结构在增加反谐振层的同时不引入新的包层节点,易于实现太赫兹波的宽带低损耗传输.采用全矢量有限元法对波导进行了数值仿真,研究了其宽带低损耗特性.基于此,利用3D打印技术制备了所设计波导,使用太赫兹时域光谱系统对其传输特性进行测试.实验结果表明,该负曲率太赫兹波导在0.29~0.42THz的传输损耗低于10dB/m,与数值仿真结果吻合较好. 展开更多

关键词 太赫兹 负曲率 波导 3D打印 太赫兹时域光谱系统

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金属平板的太赫兹雷达散射截面测量 被引量：3

15

作者 聂雪莹 项飞荻 +3 位作者 黄欣 刘劲松 杨振刚 王可嘉 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期676-681,共6页

为了测量金属平板的雷达散射截面,分别采用了太赫兹时域光谱系统和0.1THz连续波测量系统两种方法进行测量,并从理论上分析了雷达散射截面测量模型。结果表明,对于太赫兹时域光谱系统,随着测量频率和角度的增加,其误差在增大;对于0.1THz... 为了测量金属平板的雷达散射截面,分别采用了太赫兹时域光谱系统和0.1THz连续波测量系统两种方法进行测量,并从理论上分析了雷达散射截面测量模型。结果表明,对于太赫兹时域光谱系统,随着测量频率和角度的增加,其误差在增大;对于0.1THz连续波测量系统,随着角度的增加,误差增大,随着被测目标尺寸增大,误差先减小后增大,实验最小误差均可达到-0.244d B。利用太赫时域光谱系统及0.1THz连续波测量系统测量雷达散射截面均是可行的。太赫兹时域光谱系统具有频率取值范围大、角分辨率高的特点;而0.1THz连续系统系统结构简单、成像速度快、使用方便。 展开更多

关键词 测量与计量 雷达散射截面 太赫兹时域光谱系统 0.1THz连续波测量系统

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玻璃衬底二氧化钒薄膜的宽频带太赫兹波调制特性 被引量：1

16

作者 陈晨 罗振飞 +5 位作者 蒋亚东 吴志明 孟庆龙 杨存榜 周逊 张彬 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期97-102,共6页

针对二氧化钒（VO2）薄膜在可调谐太赫兹功能器件中的应用,采用磁控溅射法在K9玻璃衬底上制备了VO2薄膜,并用X射线衍射（XRD）对薄膜的晶相进行表征.利用配备加热装置的太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）研究了薄膜样品在变温过程中的THz... 针对二氧化钒（VO2）薄膜在可调谐太赫兹功能器件中的应用,采用磁控溅射法在K9玻璃衬底上制备了VO2薄膜,并用X射线衍射（XRD）对薄膜的晶相进行表征.利用配备加热装置的太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）研究了薄膜样品在变温过程中的THz反射、透射光谱特性及其变化规律.实验结果表明,随着加热温度的升高,VO2薄膜发生半导体-金属相变并对宽频段THz波产生显著的调制作用.调制深度明显依赖于THz频率,薄膜样品对THz波反射功率、透射率的幅度调制深度在0.3-0.5THz范围波动较大;对THz波的透射率在低频处较大,高频处较小,调制深度在35%-65%之间变化.该薄膜制备简单,质量高,可应用于太赫兹开关和调制器等功能器件. 展开更多

关键词 二氧化钒 太赫兹 THz时域光谱系统 调制

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环状烯烃聚合物基底材料的太赫兹复介电常数和损耗特性研究 被引量：1

17

作者 巩辰 左剑 张存林 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2998-3003,共6页

太赫兹时域光谱(THz-TDS)已被用于研究包括液体,半导体,爆炸物和气体等多种材料。然而自由空间太赫兹光谱系统存在着一些检测局限性,如微量物质难以被检测、系统尺寸难以实现微型化、空气中水的强烈吸收引起的信号衰减较大等问题。为了... 太赫兹时域光谱(THz-TDS)已被用于研究包括液体,半导体,爆炸物和气体等多种材料。然而自由空间太赫兹光谱系统存在着一些检测局限性,如微量物质难以被检测、系统尺寸难以实现微型化、空气中水的强烈吸收引起的信号衰减较大等问题。为了解决这些问题,研究人员设计了基于金属波导传输线结构的太赫兹芯片集成器件,通过飞秒红外激光激励传输线上的光电导材料实现太赫兹波的产生和检测。然而,在这些芯片上传输的太赫兹信号的频谱宽度很难达到自由空间太赫兹时域光谱系统的频带宽度,一个重要原因是由于传输信号受到随频率增加的传输线损耗所导致的衰减。通常这些损耗主要由三个部分组成:导体损耗,介电损耗和辐射损耗。研究表明:使用低介电常数材料作为共面传输线的衬底,将减少这种介电常数的失配,从而避免冲击波辐射损失;使用具有低损耗角正切的基底材料可以减少太赫兹传输线的损耗。环烯烃聚合物(COP)是一种具有环状烯烃结构的非晶性透明共聚物的材料,在太赫兹波段具有很高的透射率,为了探究这种材料是否能用于共面传输线的衬底,需要通过太赫兹时域光谱技术和介电函数理论分析它在太赫兹频段的光谱和介电特性,以及对这种材料作为基底时用在太赫兹传输线的传输特性进行仿真计算分析。使用透射式太赫兹时域光谱系统,对三种COP、熔融石英和PMMA进行了光谱测试,提取了它们的透射时域信号,采用Dorney和Duvillaret等提出的物理模型计算复介电函数。实验表明:与其他两种材料相比,COP材料在1THz处的透过率更高,可以达到94.5%,同时介电损耗和介电常数更低,其中介电损耗在1THz处达到4.31×10^(-4),因此将COP作为传输线基底材料时能有效减少基底的介电损耗。同时COP材料的介电常数在0.2~2.8THz范围内维持在约2.3的水平,也有效减弱了辐射损耗。对实验材料基底组成的共面波导传输线进行了HFSS模拟,获得了它们的正向传输衰减系数(S21 parameter),并对由基底引起的介电损耗和辐射损耗进行了计算分析。模拟和计算结果也表明在同一传输线结构下,与其他材料相比COP作为基底时的损耗更小。通过太赫兹时域光谱法与介电响应分析,表明了在太赫兹波段具有较低介电常数的COP材料更适合作为太赫兹传输线结构的基底材料,它可以有效的降低因基底引起的介电损耗和辐射损耗。这为太赫兹传输线的设计过程中衬底材料的选择与应用提供了实验和理论依据。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱系统 环烯烃聚合物 太赫兹传输线

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厚度误差对THz-TDS的测量不确定度分析 被引量：3

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作者 董海龙 汪家春 +2 位作者 刘瑞煌 马冬晓 赵大鹏 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期382-388,共7页

阐述了基于菲涅尔公式的透射式太赫兹时域光谱系统提取样品光学常数的方法和原理,分析了样品厚度误差对THz-TDS测量不确定度的影响,并建立了相应的不确定度模型。进行太赫兹时域光谱测量实验,提取硅片在太赫兹波段的折射率,并计算了误... 阐述了基于菲涅尔公式的透射式太赫兹时域光谱系统提取样品光学常数的方法和原理,分析了样品厚度误差对THz-TDS测量不确定度的影响,并建立了相应的不确定度模型。进行太赫兹时域光谱测量实验,提取硅片在太赫兹波段的折射率,并计算了误差对提取样品折射率的影响。结果表明,随着厚度误差的增大,系统测量偏差也随之增大。对于较厚样品,相同厚度误差对其测量结果影响较小。样品厚度为994μm时,在厚度存在1μm的测量误差情况下,系统测量折射率的偏差为0.001 2,接近模型的仿真值。实验结果验证了厚度误差对测量不确定度模型的有效性,了解了厚度误差对系统测量结果的影响情况,对测量过程及结果分析具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱系统 光学常数 厚度误差 不确定度 单晶硅

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