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基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器设计
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作者 刘海 王麒尧 +4 位作者 高鹏 王馨艳 冯星宇 崔鸿忠 高鹏飞 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期48-56,共9页
相较于传统矿用甲烷传感器,超表面甲烷传感器在灵敏度、稳定性等方面具有较显著的优势,能够更好地满足矿井生产实际需要。针对现有金属太赫兹超表面传感器对折射率的灵敏度相对较低的问题,设计了一种基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲... 相较于传统矿用甲烷传感器,超表面甲烷传感器在灵敏度、稳定性等方面具有较显著的优势,能够更好地满足矿井生产实际需要。针对现有金属太赫兹超表面传感器对折射率的灵敏度相对较低的问题,设计了一种基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器。超表面结构为金属−介质−金属3层结构,其中金属材料为金,介质材料为聚酰亚胺,上层金属结构为圆环,通过调节左侧开口大小改变结构的对称性,从而引起准连续域束缚态(QBIC)。分析结果表明,左侧开口间距为5μm时调制深度最大,为95.69%。在超表面结构上覆盖1层甲烷气敏膜材料(cryptophane-A),得到甲烷传感器。选取5种体积分数的甲烷和5种环境折射率验证甲烷传感器检测性能,结果表明:金属太赫兹超表面传感器对折射率和甲烷体积分数的灵敏度分别为949 GHz/RIU和4.4 GHz/%,且折射率和甲烷体积分数与QBIC谐振峰的变化呈较好的线性关系。设计了一种方环金属超表面甲烷传感器,将其与圆环结构进行对比,发现圆环结构在Q因子、调制深度和灵敏度等方面均优异于方环结构。 展开更多
关键词 甲烷传感器 太赫兹超表面传感器 连续域束缚态 圆环结构 折射率 灵敏度
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对入射角和极化不敏感的THz超材料传感器设计
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作者 李翔宇 韩华 +1 位作者 王扬 姚夏元 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第1期59-68,共10页
常见的太赫兹波传感器均是在正入射条件下产生响应,进而区分待测物,如果激励的太赫兹波不是正入射,其区分的线性度将受到影响。本文设计了一种对称结构的齿轮状太赫兹超材料传感器,其整体结构由表面齿轮状金属图案与聚氨酯基底构成。该... 常见的太赫兹波传感器均是在正入射条件下产生响应,进而区分待测物,如果激励的太赫兹波不是正入射,其区分的线性度将受到影响。本文设计了一种对称结构的齿轮状太赫兹超材料传感器,其整体结构由表面齿轮状金属图案与聚氨酯基底构成。该设计在0.2~1.2 THz上有较高的透射率,且当电磁波入射角在0°~70°发生变化时,传感器谐振点变化稳定,对入射角不敏感,弥补了目前传感器的缺陷,具有良好的抗入射角不确定性的能力。同时此传感单元对入射波的极化也不敏感,扩展了太赫兹传感器的应用范围。本文还推导了灵敏度S与待测物折射率之间的数学关系,用不同折射率的待测物模拟不同液体进行灵敏度检测,结果显示谐振频率变化与待测物折射率变化呈现良好的线性关系。传感器的灵敏度在-0.28~-0.13 THz/RIU,性能较为优越。 展开更多
关键词 超材料传感器 灵敏度 齿轮单元 谐振频率 太赫兹 大角度入射
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太赫兹波段超材料在生物传感器的应用研究进展 被引量:17
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作者 闫昕 张兴坊 +1 位作者 梁兰菊 姚建铨 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2365-2371,共7页
超材料对电磁场的局域增强以及对周围环境的介电性质敏感等特性,可用于无标记生物检测,因而越来越受到国内外的学术关注,特别是太赫兹波段的超材料生物传感器。总结了近年来太赫兹波段超材料在生物传感器方面取得的进展。首先介绍了超... 超材料对电磁场的局域增强以及对周围环境的介电性质敏感等特性,可用于无标记生物检测,因而越来越受到国内外的学术关注,特别是太赫兹波段的超材料生物传感器。总结了近年来太赫兹波段超材料在生物传感器方面取得的进展。首先介绍了超材料生物传感器的基本原理,接着分析和讨论了衬底材料和厚度的选择、超材料结构对传感器灵敏度的影响。分析表明,通过优化结构、采用低介电常数和损耗低的薄衬底,能进一步提高生物传感器的灵敏度,并且多种物质在太赫兹波段都有直接的电磁响应特征,因此利用太赫兹波段超材料实现无标记生物检测具有很大的应用潜力。最后初步探讨了该生物传感器的发展趋势与前景。 展开更多
关键词 传感器 太赫兹 时域光谱 超材料 生物 进展
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手性超材料的设计、电磁特性及应用 被引量:3
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作者 徐新龙 黄媛媛 +2 位作者 姚泽瀚 王倩 宇磊磊 《西北大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期1-12,共12页
综述了手性超材料最新研究进展。首先根据超材料的维度以及内在手性和外在手性对手性材料进行了系统的分类。在此基础之上,分析了几种典型的具有手性的超材料结构,并对其电磁性质进行了研究。最后对手性超材料的应用进行了分析,例如利... 综述了手性超材料最新研究进展。首先根据超材料的维度以及内在手性和外在手性对手性材料进行了系统的分类。在此基础之上,分析了几种典型的具有手性的超材料结构,并对其电磁性质进行了研究。最后对手性超材料的应用进行了分析,例如利用手性实现负折射率,利用手性超材料来增强生物传感以及基于手性的偏振器件。手性超材料的研究将会促进光电、纳米、生物等学科的发展,并具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 手性 超材料 旋光性 负折射率 传感 太赫兹
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波导内置硅块对高功率太赫兹脉冲的响应 被引量:4
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作者 王雪锋 王建国 +3 位作者 王光强 童长江 李爽 李勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期455-460,共6页
利用三维电磁场时域有限差分法,对0.3~0.4THz高功率太赫兹脉冲作用下置于矩形波导内部宽边中心的n型硅块响应规律进行了研究。通过对置入硅块前后矩形波导内电磁场分布、电压驻波比及硅块内平均电场的模拟分析,得出硅块几何尺寸和电阻... 利用三维电磁场时域有限差分法,对0.3~0.4THz高功率太赫兹脉冲作用下置于矩形波导内部宽边中心的n型硅块响应规律进行了研究。通过对置入硅块前后矩形波导内电磁场分布、电压驻波比及硅块内平均电场的模拟分析,得出硅块几何尺寸和电阻率对上述物理量的响应规律,硅块长、宽、高和电阻率均会对波导内电压驻波系数产生影响,其中以高度影响最为明显;硅块内平均电场在低频段和高频段单调性不一致。最后,在优化硅块长、宽、高及电阻率的基础上,给出了一种可用于该频段高功率太赫兹脉冲直接测量的电阻探测器芯片设计方案,其相对灵敏度约为0.509kW-1,幅度波动不超过14%,电压驻波比不大于1.34。 展开更多
关键词 高功率 太赫兹 矩形波导 电阻探测器 测量
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人工微结构太赫兹传感器的研究进展 被引量:9
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作者 梁丽 文龙 +1 位作者 蒋春萍 陈沁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期12-28,共17页
近年来,太赫兹技术得到迅速发展,在通信、反恐、检测和医药等领域展现了广泛的应用潜力。尤其是许多生物分子和材料在太赫兹波段存在特征的吸收光谱,而且太赫兹波能量低损伤小等特点,使得太赫兹生化传感器越来越受到关注。然而,由于太... 近年来,太赫兹技术得到迅速发展,在通信、反恐、检测和医药等领域展现了广泛的应用潜力。尤其是许多生物分子和材料在太赫兹波段存在特征的吸收光谱,而且太赫兹波能量低损伤小等特点,使得太赫兹生化传感器越来越受到关注。然而,由于太赫兹波的波长较长与生物分子等的尺寸差别非常大,导致相互作用比较弱,从而限制了太赫兹传感器的性能。通过微纳电磁结构对光场空间分布和频率分布的调控,增强太赫兹波传感器的灵敏度是当前的研究热点。文中将重点介绍各种微纳结构太赫兹传感技术的原理和研究现状,并通过梳理其发展趋势和当前的性能制约因素,讨论此方向将来的发展方向和应用前景。 展开更多
关键词 太赫兹 传感器 人工微结构 超材料
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基于电磁场作用增强的超材料吸收体太赫兹微流传感器 被引量:8
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作者 陈涛 黄锋宇 +2 位作者 钟鑫 蒋未杰 张大鹏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期131-141,共11页
为解决因分析物与局部增强电磁场弱相互作用而导致传感器灵敏度偏低的问题,通过引入微流控技术,提出一种基于电磁场作用增强的超材料吸收体太赫兹微流传感器。传感器与太赫兹波相互作用产生磁偶极子共振,在0.4~1.4 THz频段内可产生两个... 为解决因分析物与局部增强电磁场弱相互作用而导致传感器灵敏度偏低的问题,通过引入微流控技术,提出一种基于电磁场作用增强的超材料吸收体太赫兹微流传感器。传感器与太赫兹波相互作用产生磁偶极子共振,在0.4~1.4 THz频段内可产生两个吸收率高于98%的谐振峰。同时,通过集成微流通道,极大促进了分析物与位于法布里-珀罗谐振腔内局部增强电磁场的相互作用,传感器灵敏度可达537 GHz/RIU。另外,结构单元设计为四重旋转对称结构,传感器具备良好的极化不敏感和宽入射角度不敏感特性。结果表明,所设计的传感器具有灵敏度高和偏振不敏感等特性,在无标记微量物质检测领域具有良好的应用潜力。 展开更多
关键词 太赫兹 超材料吸收体 传感器 微流通道 电磁场作用增强
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电磁超表面高灵敏度太赫兹传感器的设计 被引量:1
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作者 陈淑瑜 韦德泉 《激光杂志》 北大核心 2019年第4期18-22,共5页
基于电磁超表面传输特性设计高灵敏度的太赫兹传感器。数值仿真当覆盖材料的厚度一定时,随着覆盖材料折射率的增加,相应的谐振频率偏移量也随之呈线性增大,计算得到传感器的灵敏度为0. 026 THz/RIU。当覆盖材料的折射率一定时,随着覆盖... 基于电磁超表面传输特性设计高灵敏度的太赫兹传感器。数值仿真当覆盖材料的厚度一定时,随着覆盖材料折射率的增加,相应的谐振频率偏移量也随之呈线性增大,计算得到传感器的灵敏度为0. 026 THz/RIU。当覆盖材料的折射率一定时,随着覆盖材料厚度的增加,相应的谐振频率偏移量也会增大。材料的折射率不变,则说明传感器的灵敏度也增大了。但是在增大一定程度后,灵敏度会趋近于饱和。并且超表面结构模型的衬底厚度越小,传感器的灵敏度越大。研究结论为太赫兹传感器的研究提供参考。 展开更多
关键词 太赫兹 传感器 超材料 CST
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基于类电磁诱导透明的太赫兹超材料传感器性能分析 被引量:6
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作者 潘武 闫彦君 沈大俊 《红外技术》 CSCD 北大核心 2018年第7期707-711,共5页
本文提出了一种基于类电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)效应的太赫兹超材料折射率传感器。该器件结构单元由介质层和金属层构成,金属层是由四开口环和金属条组合的非对称结构。传感器透射谱产生了尖锐的透明... 本文提出了一种基于类电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)效应的太赫兹超材料折射率传感器。该器件结构单元由介质层和金属层构成,金属层是由四开口环和金属条组合的非对称结构。传感器透射谱产生了尖锐的透明峰,实现了类EIT效应。仿真分析了该器件的传感性能,实现了Q值为92.0、折射率灵敏度为61.0 GHz/RIU、品质因数(Figure of Merit,FOM)为8.5的折射率传感功能,远优于对称结构的开口谐振环传感器。这种具有较高Q值、较高灵敏度和偏振不相关性的太赫兹超材料传感器在无标记的化学、生物传感中具有潜在应用价值。 展开更多
关键词 太赫兹 EIT 超材料 折射率传感器
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侧基聚合物型电光传感器及太赫兹波探测系统 被引量:2
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作者 张颖 邱成军 +2 位作者 蒋强 李志远 王暄 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2824-2830,共7页
太赫兹波及其相关领域研究近年来越来越受到重视,自由空间电光取样方法是探测太赫兹脉冲波的主要方法,其核心器件为电光取样传感器。传统电光取样传感器通常由无机ZnTe晶体材料构成,其电光系数较低,不利于太赫兹波的探测。研究了几种侧... 太赫兹波及其相关领域研究近年来越来越受到重视,自由空间电光取样方法是探测太赫兹脉冲波的主要方法,其核心器件为电光取样传感器。传统电光取样传感器通常由无机ZnTe晶体材料构成,其电光系数较低,不利于太赫兹波的探测。研究了几种侧基型电光聚合物材料的特性,优选出了适合于制作电光取样传感器的新型电光聚合物材料,用该材料制作的电光取样传感器,不但具有较高的电光系数,而且性能稳定,克服了主客体型电光聚合物材料相分离问题。利用聚合物电光取样传感器构建了太赫兹波探测系统,实现了太赫兹脉冲的时域测量,与传统电光取样传感器相比,新型传感器的平均探测效率和光谱灵敏度都获得了显著提高。 展开更多
关键词 太赫兹波 测量 电光取样传感器 电光聚合物 晶体
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太赫兹技术在分布式光纤传感信息自动上传中的应用 被引量:2
11
作者 唐琴 郭娟 陶建华 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第8期146-150,共5页
由于光纤传感数据采集量大,上传速率低,研究太赫兹技术在分布式光纤传感信息自动上传中的应用。分析光纤光弹效应,通过四阶应力的光学张量对其表示,考虑主力与主应变内在联系,确定光纤长度和相位变化间具有的正比关系;结合光弹效应,利... 由于光纤传感数据采集量大,上传速率低,研究太赫兹技术在分布式光纤传感信息自动上传中的应用。分析光纤光弹效应,通过四阶应力的光学张量对其表示,考虑主力与主应变内在联系,确定光纤长度和相位变化间具有的正比关系;结合光弹效应,利用太赫兹辐射源光子能量与黑体温度低、能量衰减较小优势设计十字架型纤芯THz光纤;将双通道采集卡用于信息采集,为改善信号信噪比,使用线性累计法实现数据预处理;计算各节点间信道容量,确定最佳目标函数,构建分布式光纤传感信息自动上传模型。仿真结果表明,应用太赫兹技术能有效减少光纤损耗,当频带数量超过5时,曲线走势平缓,提高上传速率,最高可达298.31 Mb/s。 展开更多
关键词 太赫兹技术 分布式光纤传感器 信息自动上传 相位变化 线性累计法
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基于四峰超材料THz传感器的B族维生素检测 被引量:4
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作者 王月娥 李东霞 +1 位作者 李智 胡放荣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1785-1790,共6页
水溶性B族维生素是维持人体正常生理功能必需的营养成分,摄取适量有益于生长、代谢和发育,摄入过量严重危害身体。因此,维生素检测方法的研究受到质量监控部门和国内外学者的重视。传统测量维生素的光谱法、化学法和高效液相色谱法存在... 水溶性B族维生素是维持人体正常生理功能必需的营养成分,摄取适量有益于生长、代谢和发育,摄入过量严重危害身体。因此,维生素检测方法的研究受到质量监控部门和国内外学者的重视。传统测量维生素的光谱法、化学法和高效液相色谱法存在操作繁琐、样品处理复杂、成本高等问题,迫切需要开发操作简单快速准确的B族维生素检测技术。太赫兹波的特殊性使其广泛用于物质的检测,超材料奇异的电磁特性和对表面介质的敏感性,促进太赫兹波段内的超材料传感器在检测领域发展和应用。提出了一种利用四峰太赫兹超材料传感器进行同浓度水溶性B族维生素检测的方法。利用有限积分法设计了一种由不对称开口的正六边形和圆环组成的四峰超材料结构,四峰的频率分别为0.46,0.57,0.66和0.90 THz。通过表面电流研究四谐振峰的形成机理和传感性能,四个谐振峰对入射的太赫兹波响应特性不同,导致了其不同的传感灵敏度。实验过程中,将同浓度(0.5 mg·μL^-1)不同类型B族维生素B1,B3,B5和B6水溶液滴于超材料传感器表面,利用太赫兹时域系统测量透射谱,得到了四个谐振峰在测四种维生素时的频率偏移量。实验结果验证了由正六边形外环和内圆环组成的不对称开口环结构传感器的传感特性。结果表明,由内外环耦合形成的传感器灵敏度明显大于仅由外环或内环的电偶极子振荡形成的传感器灵敏度。该太赫兹超材料传感器的四个峰均可用于物质传感,其中内外环耦合形成的谐振峰传感灵敏度最高。不对称的双开口环具有优越的传感性能,可用于生物医学等领域样品传感检测。 展开更多
关键词 超材料 多谐振峰 太赫兹传感器 水溶性维生素B
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太赫兹超材料生物传感器的应用研究进展 被引量:12
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作者 杨君 亓丽梅 +4 位作者 武利勤 兰峰 兰楚文 陶翔 刘紫玉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1669-1677,共9页
太赫兹(THz)波,是指频率范围在0.1~10 THz的电磁波,在电磁波谱中处于红外与微波之间。太赫兹波的光子能量相对于可见光更低,1 THz对应的能量大约只有4.14 meV,意味着这将大大减少对生物体内组织器官的辐射而引起的伤害,不会对生物分子... 太赫兹(THz)波,是指频率范围在0.1~10 THz的电磁波,在电磁波谱中处于红外与微波之间。太赫兹波的光子能量相对于可见光更低,1 THz对应的能量大约只有4.14 meV,意味着这将大大减少对生物体内组织器官的辐射而引起的伤害,不会对生物分子产生电离。因此,该波段在基础科学、人体安检、危险品检测、高速通信和医学成像等领域具有重要的潜在应用价值。但在医药和生物探测的应用中,通常需要检测微量的分析物,这就需要更高的灵敏度和检测的准确度。但是现存的检测方法受到太赫兹波强度检测可靠性不高的影响。基于超材料的生物传感可以通过增强局域电磁谐振,实现亚波长分辨,大大提高了传感器的分辨率与灵敏度,引起了人们的广泛关注。超材料是一种人工设计的周期性结构,通过合理设计可以增强局域电磁谐振响应,实现亚波长分辨,大大提高传感器的分辨率与灵敏度。太赫兹超材料传感器为生物传感领域提供了一种新的检测方法,具有灵敏度高、响应速度快、无标记检测等优点。随着微纳加工技术的快速发展,制作超材料太赫兹传感器的成本不断降低,从而在生物医学领域具有非常大的潜在应用价值。基于超材料的太赫兹传感器的研究已成为目前一个非常热门的国际前沿方向。但是关于太赫兹超材料传感器的最新研究进展未见报道,为此通过大量搜集并整理相关资料,综述了太赫兹超材料传感器在各种生物探测场景中的最新应用,分别从医学诊断、食品安全、农药检测等方面展开介绍。最后,对太赫兹超材料在生物传感器的发展和应用前景进行了总结和展望。该研究将为人们充分掌握太赫兹超材料生物传感器的最新应用进展提供重要参考,同时为太赫兹超材料传感器的发展和应用提供方向性的指导。 展开更多
关键词 太赫兹 超材料传感器 医疗诊断 食品安全 农药检测
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一种基于THz-TDS技术用于食品添加剂高灵敏度区分的超材料传感器 被引量:4
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作者 马佳路 唐靖超 +3 位作者 王凯程 郭良浩 王少萌 宫玉彬 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期581-588,共8页
论文提出了一种用于食品工业中常用添加剂(肌醇、亮氨酸、牛磺酸)高灵敏度区分的太赫兹超材料传感器。该传感器由带有双尖端的开口谐振环(Split Ring Resonator,SRR)阵列组成。液体样品的不同浓度和种类对应于传感器不同的频率偏移,可... 论文提出了一种用于食品工业中常用添加剂(肌醇、亮氨酸、牛磺酸)高灵敏度区分的太赫兹超材料传感器。该传感器由带有双尖端的开口谐振环(Split Ring Resonator,SRR)阵列组成。液体样品的不同浓度和种类对应于传感器不同的频率偏移,可以被用于液体样品浓度和种类的区分和辨别。该超材料传感器使用微纳工艺制作在对太赫兹波透明的石英基板上。利用太赫兹时域光谱仪(THz-TDS)系统分别测量了浓度为0.2、0.4、1.5、2、3和4 mg/ml的液体样品。结果表明,所提出的超材料传感器能检测的最低样品浓度为0.2 mg/ml。同时,该传感器也可以实现相同浓度,不同种类液体样品的辨别。该研究为基于开口谐振环结构的太赫兹超材料传感器在食品安全领域的应用提供了新的参考。 展开更多
关键词 太赫兹传感器 超材料 时域光谱技术 高灵敏度 食品安全
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太赫兹宽谱聚合物波导及其传感应用(英文) 被引量:1
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作者 刘婧 肖鸣飞 +3 位作者 沈京玲 张波 张巍 张存林 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期525-528,533,共5页
利用太赫兹时域光谱系统对三种反谐振波导的太赫兹谱进行了研究,这三种波导分别是PMMA管型波导,PMMA自支撑结构波导和SiO_2管型波导.该研究验证了三种波导的太赫兹传输基于反谐振理论,并在实验上实现了PMMA自支撑结构波导超过2 THz的宽... 利用太赫兹时域光谱系统对三种反谐振波导的太赫兹谱进行了研究,这三种波导分别是PMMA管型波导,PMMA自支撑结构波导和SiO_2管型波导.该研究验证了三种波导的太赫兹传输基于反谐振理论,并在实验上实现了PMMA自支撑结构波导超过2 THz的宽光谱传输.同时,对基于反谐振原理的太赫兹物质传感进行了理论和实验分析,为物质探测提供了一种可行的手段. 展开更多
关键词 聚合物波导 光纤传感器 太赫兹光谱 宽谱传输 反谐振原理
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太赫兹平面环偶极子超材料传感器及地沟油检测 被引量:2
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作者 徐建伟 欧阳收剑 +3 位作者 段守鑫 邹林儿 邓晓华 沈云 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期333-339,共7页
利用镜像对称的方形双开口环结构设计制备了一款太赫兹环偶极子超材料传感器,该传感器在1.436 THz处产生Q值为16.8的透射谐振谷。谐振频率处结构表面电流分析表明,该结构能在抑制电偶极子和磁偶极子的同时迅速增强环偶极子。作为生物传... 利用镜像对称的方形双开口环结构设计制备了一款太赫兹环偶极子超材料传感器,该传感器在1.436 THz处产生Q值为16.8的透射谐振谷。谐振频率处结构表面电流分析表明,该结构能在抑制电偶极子和磁偶极子的同时迅速增强环偶极子。作为生物传感器,该器件在分析物厚度饱和时灵敏度高达348.8 GHz/RIU,可以高灵敏感测表面介电环境的微小变化。实验结果验证了其对标准食用油和劣质地沟油的良好分辨性,表明该器件在食品安全监测等方面有着潜在的应用前景。 展开更多
关键词 光电子学 太赫兹 环偶极子 超材料 传感器 地沟油
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高灵敏检测传感芯片应用于脑胶质瘤疾病检测 被引量:2
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作者 郝雨凡 冯正云 +6 位作者 韩超 王泽云 王庆芳 汪丽平 施辰君 吴旭 彭滟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期333-339,共7页
太赫兹波因其指纹谱识别和无损探测等特性可被应用于物质的快速定性与定量识别。现阶段太赫兹技术方法对物质含量检测的下限在毫克量级,然而实际生物医学样本中待测物的浓度通常在微克量级甚至以下,现有方法限制了其检测灵敏度和可行性... 太赫兹波因其指纹谱识别和无损探测等特性可被应用于物质的快速定性与定量识别。现阶段太赫兹技术方法对物质含量检测的下限在毫克量级,然而实际生物医学样本中待测物的浓度通常在微克量级甚至以下,现有方法限制了其检测灵敏度和可行性。研究中以脑胶质瘤里的特异性物质肌醇(MI)和γ-氨基丁酸(GABA)为例,基于电容电感效应,设计了一款增强太赫兹检测灵敏度的超材料芯片。然后通过测试MI和GABA在不同浓度下的太赫兹光谱,证明其各自随着浓度的变化,芯片谐振峰频移呈现不同的规律,从而进行有效的定性识别,且对于MI和GABA的已知样品,可以根据频移规律实现定量分析。根据实验数据计算可得,所设计的芯片对这两种样品含量检测下限分别为3.457μg和2.552μg,与传统压片法的检测极限相比提高了三个数量级。这些结果对后期生物医学中定性和定量检测疾病的微量特异性物质具有重要参考价值。 展开更多
关键词 超材料传感芯片 太赫兹 高灵敏检测 脑胶质瘤
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太赫兹表面等离激元共振传感器 被引量:1
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作者 冯辉 汪力 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期2017-2020,共4页
对通过棱镜耦合的太赫兹表面等离激元共振传感器的工作特性进行了理论分析。此类器件在可见光波段工作时,在由样品折射率、金属膜层性质和厚度决定的共振角度下会出现一个反射极小峰;但工作在太赫兹频率时,表面等离激元共振现象表现为... 对通过棱镜耦合的太赫兹表面等离激元共振传感器的工作特性进行了理论分析。此类器件在可见光波段工作时,在由样品折射率、金属膜层性质和厚度决定的共振角度下会出现一个反射极小峰;但工作在太赫兹频率时,表面等离激元共振现象表现为一个反射增强的尖峰,而且这一共振角度与棱镜和样品的折射率之间存在一个简单的对应关系,并不依赖于棱镜所镀金属膜层的性质与厚度。考虑到生物分子在太赫兹频率存在与其微观结构相关的电磁响应,该探测器在生物和医学领域的科学研究和应用中将有独特的应用价值。 展开更多
关键词 太赫兹 表面等离激元共振传感器 生物探测
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新型半圆环回音壁模太赫兹传感器的谐振特性分析
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作者 梁文娟 邓启敏 曹斌照 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期279-283,共5页
提出了一种新型的半圆环回音壁模太赫兹传感器,用于对物质的电磁参数检测.其基本原理是在激励源频率给定的情况下,当被测物质的电磁参数发生变化时,对应的谐振频率也将偏移;谐振频率偏移越大,其敏感性越强.而通过在介质微环壁加载超电... 提出了一种新型的半圆环回音壁模太赫兹传感器,用于对物质的电磁参数检测.其基本原理是在激励源频率给定的情况下,当被测物质的电磁参数发生变化时,对应的谐振频率也将偏移;谐振频率偏移越大,其敏感性越强.而通过在介质微环壁加载超电磁材料倏势波得到放大的特性可以提高对检测物质的敏感性.与现有文献的相关研究结果相比,该感传器的单位介电常数平均谐振频率偏移值提高约20倍.该装置激励更方便,结构更简单,易于集成,对于输入信号也易于控制,对于提高太赫兹传感器的敏感性,进而改进传感器的性能具有重要的意义. 展开更多
关键词 超电磁材料 半圆环回音壁模 电磁检测 太赫兹传感器
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非对称针尖结构对远红外超材料谐振性能的影响研究
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作者 陆小森 吴旭 +4 位作者 魏小柯 王俊杰 王奇亮 金钻明 彭滟 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期322-328,共7页
为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度,本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型,通过理论模拟,研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明,非... 为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度,本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型,通过理论模拟,研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明,非对称针尖增强了谐振环的表面电场局域性,减小了谐振峰的半峰全宽,并使品质因子Q提高到传统谐振环(非针尖设计)的三倍以上。该研究结果为开发高灵敏远红外超材料传感器提供了新的思路,并为传统开口谐振环提出了一种简单实用的Q因子优化方法。 展开更多
关键词 太赫兹传感器 超材料 远红外 品质因子Q
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