低损耗太赫兹镀膜金属波导研究
T 赫兹
太赫兹目前，国际上对太赫兹辐射已达成如下共识，即太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源；太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。
它之所以能够引起人们广泛的关注、有如此之多的应用，首先是因为物质的太赫兹光谱（包括透射谱和反射谱）包含着非常丰富的物理和化学信息，所以研究物质在该波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义；其次是因为太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质。
简介T Hz波（太赫兹波）或称为THz射线（太赫兹射线）是从上个世纪80年代中后期，才被正式命名的，在此以前科学家们将统称为远红外射线。
太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长大概在0.03到3mm范围，介于微波与红外之间。
实际上，早在一百年前，就有科学工作者涉及过这一波段。
在1896年和1897年，Rubens和Nichols就涉及到这一波段，红外光谱到达9um（0.009mm）和20um（0.02mm），之后又有到达50um 的记载。
之后的近百年时间，远红外技术取得了许多成果，并且已经产业化。
但是涉及太赫兹波段的研究结果和数据非常少，主要是受到有效太赫兹产生源和灵敏探测器的限制，因此这一波段也被称为THz间隙。
随着80年代一系列新技术、新材料的发展，特别是超快技术的发展，使得获得宽带稳定的脉冲THz源成为一种准常规技术，THz技术得以迅速发展，并在实际范围内掀起一股THz研究热潮。
评价2004年，美国政府将THz科技评为“改变未来世界的十大技术”之四，而日本于2005年1月8日更是将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。
我国政府在2005年11月专门召开了“香山科技会议”，邀请国内多位在THz研究领域有影响的院士专门讨论我国THz事业的发展方向，并制定了我国THz技术的发展规划。
另外，美国、欧洲、亚洲、澳大利亚等许多国家和地区政府、机构、企业、大学和研究机构纷纷投入到THz的研发热潮之中。
THz波在金属镀层空芯波导中传输的理论和实验研究
THz 波在金属镀层空芯波导中传输的理论和实验研究∗谭晓玲1)3)† 耿优福2)3) 周 骏1) 姚建铨3)1)(宁波大学理学院物理系,宁波 315211)2)(深圳大学物理科学与技术学院,深圳市传感器技术重点实验室,深圳 518060)3)(天津大学精密仪器与光电子工程学院,激光与光电子研究所,天津 300072)(2010年6月28日收到;2010年7月13日收到修改稿) 本文基于微扰法求得不同金属镀层空心圆波导中各模式的损耗系数,对金属镀层空芯波导中THz 波传输损耗随金属材料、波导结构等参数的变化关系进行了数值模拟.根据数值分析结果,优化设计并拉制了内径为1.1mm 的镀银空芯波导,实验测得当THz 波的频率为2.5THz 时,传输损耗为8.6dB /m,实现了THz 波短距离的有效传输.关键词:太赫兹波,金属空芯波导,传输损耗PACS :41.20.Jb,42.25.Bs,42.70.km∗国家自然科学基金(批准号:60977048),国家重点基础研究发展计划(973)项目(批准号:2007CB310403)和宁波市自然科学基金(批准号:2008A610001)资助的课题.†E⁃mail:xiaoling_tan@1.引言太赫兹(Terahertz,THz)波的频率范围是0.3—10THz,这个频段的电磁辐射具有独特的性质,在医学成像与疾病诊断、安全检查与无损探伤、环境检测、通信等领域有着广阔的应用前景.在相继出现了THz 发射器、探测器及一些应用THz 系统之后,THz 波的有效传输在THz 系统集成方面显得越来越重要.THz 波的传输主要是受材料吸收和色散的影响,由于缺少低损耗、低色散传输THz 波的波导材料,现有的THz 波系统都是基于THz 波在自由空间传输和处理,增加了THz 波设备的成本和操作难度,限制了应用技术的发展.因此如何有效地减小传输过程中的衰减,并保持波形不发生形变是目前面临的主要问题.目前报道的用于THz 波传输的波导可分为金属线波导[1,2]、平板波导[3]、光子晶体光纤波导[4]、空芯波导[5—9]以及实芯电介质与聚合物光纤[10,11]等几大类.金属镀层的空芯THz 波导具有损耗低、柔韧性好和安全性高等优点,可以用于长距离、低损耗的THz 波传输,引起了越来越多的关注.1999年,McGowan 等人[5,6]将THz 波耦合进直径为240μm 不锈钢金属管空芯波导中,实现了范围在0.8—3.5THz、总能量吸收系数低于0.7cm -1的THz 传输,但是传输的损耗还是较大并且波导的长度也仅为24cm;2004年,Harrington 等人[7]首次报道了空芯中镀铜的聚碳酸脂塑料空芯波导,在波长为1.89THz 时,实现最佳损耗4dB /m,所用的空芯波导芯径为3mm,长为129.7cm,实现了米级的有效传输.2007年,Ito 等人[8]报道了镀银的玻璃空芯THz 波导,纤芯为1mm,长为60cm,在波长190—250μm 的范围内获得了7—8dB /m 的损耗;目前国内已报道THz 波在电薄膜[12]、光子晶体[13]以及金属粒子中[14]的传输特性,但这三种介质不适合用于THz 系统集成.本文选用金属镀层空芯波导来传输THz 波,空芯波导具有结构简单、无端口损耗等优点,在传输时能有效将光束缚在波导内,具有很好的安全性.在波导管内镀金属膜,可以有效克服波导管内壁的粗糙和不均匀,大大降低传输损耗.本文首先对金属镀层空芯THz 光波导的理论进行了研究,分析了THz 波模式损耗随波导直径、金属材料的变化情况.根据理论结果,设计并拉制了镀银THz 空芯波导,进行了THz 波传输损耗测量.2.金属镀层空芯波导的理论金属镀层空芯波导的横截面如图1所示.外包层由石英或塑料构成,内金属镀层可以是银(Ag)、铜(Cu)和金(Au)等,其中波导的内直径为d ,金属膜厚度为d me .在金属层的厚度大于THz 波的穿透深度时,就可以看成是空芯金属波导.图1 金属镀层空芯波导结构示意图金属的折射率为可表示为ν=n -i κ,并且n ,κ≫1.利用微扰法求解金属圆波导的本征方程,可得金属圆波导中各模式的振幅衰减系数为α=u 2(n 0k 0)2d 3·n n 2+κ2,TE 0q ,1d ·n n 2+κ2,TM pq ,u′4u′2-p 2·n n 2+κ21n 20k 20·d 3+p 2u′4·d (),TE pq ,⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪(1)其中n 0为空气折射率,k 0为真空波矢,d 为波导的内直径,u 为一阶贝塞尔函数J 1(u q )=0的第q 个根,u′为p 阶贝塞尔函数导数J′p (u q )=0的第q 个根.从上式可以看出,各模式的损耗与n /(n 2+κ2)成正比,n /(n 2+κ2)值越小,THz 传输损耗就越低.图2为各种不同金属的n /(n 2+κ2)值随波长的变化情况.可以看出相比之下,镀膜材料Ag 具有最低的传输损耗,Al 次之.目前相比其他金属镀膜工艺,镀Ag 的工艺技术比较成熟,因此THz 金属镀层空芯波导应该采用镀Ag 实现传输损耗最低.根据Drude 模型,我们可得到Ag 材料在THz 波波段的复折射率,并利用(1)式可以得到几个低图2 不同金属的n /(n 2+κ2)值随THz 波长的变化曲线阶模的传输损耗,如图3所示.当空芯直径为1mm 时,波导中可以同时支持几个低阶模.从图3中可以看出,TE 01模具有最低的传输损耗,TE 11模次之.但当传输的THz 波为线偏振光时,需要特殊的耦合系统才能激发出圆偏振的TE 01模,并且当波导形状不规则或者有弯曲的情况发生时,TE 01模也容易耦合到TE 11模式.因此,当使用线偏振的THz 源时,最合适的传输模式为TE 11模,并且随着THz 波的波长增大,该模式的传输损耗是逐渐减小的.图3 镀Ag 空芯波导中各传输模式的损耗随波长的变化金属镀层空芯波导的内直径为另一重要设计参量,因此我们对传输损耗随内直径的变化进行了理论计算,结果如图4所示.计算中设定THz 波的波长为118μm(~2.5THz).从图中可以看出,当波导的内径增大时,各低阶模式的损耗是减小的,因此,采用大芯径的波导有利用减小传输损耗.另外一个影响传输损耗的参量为金属镀层的厚度d me ,若镀层的厚度小于金属的趋肤深度时,THz 波会穿透波导管而造成损耗增大,金属的趋肤深度为振幅衰减到原振幅的1/e 时相应的电磁波传图4 镀Ag 空芯波导中各低阶模损耗随波导内直径的变化关系播距离,表达式为δ=(2)可以看出,趋肤深度随频率的增大而减小.图5是几种常见金属在不同入射光频率下的趋肤深度,由图可看出Ag 的趋肤深度最小.在实际应用中,由于波导空芯中水蒸汽对THz 具有较强的吸收,THz 波在镀金属层的空芯圆波导中的传输损耗要大于理论计算值,另外,镀层表面的粗糙程度和镀层的均匀性对THz 传输损耗也有较大的影响,这都金属层的制作有较严格的要求.图5 不同金属中的趋肤深度3.THz 波在金属镀层空芯波导中损耗的测量 金属层的镀制加工我们采用了化学沉积法,外波导层采用圆形玻璃管,内金属层为Ag.镀膜溶液为一定浓度的硝酸银溶液,还原剂为氨水等,经过长时间的流动后,银就会逐渐的沉积在玻璃管的表面.为了增加光纤的柔韧性,同时又要考虑到光纤的传输损耗随着内径的变化情况,因此我们选用了内径为1.1mm 的石英波导为金属镀层波导的衬垫,最小的弯曲半径可以达到20cm.图6为镀Ag 波导的实物照片.图6 镀银空芯光纤的实物图 实验中我们采用CO 2光泵远红外THz 源注入到金属波导中来测量波导的传输损耗.该THz 源为连续运转,在波长为118μm 时最大输出功率为150mW,光斑大小约为0.8cm,模式为TEM 01模.因为要测量的镀银空芯波导的内径仅为1.1mm,因此将THz 波有效的耦合进波导中难度比较大.在实验中,我们采用了一个金属抛物面镜和一个聚乙烯透镜进行有效的耦合,对THz 功率的测量我们采用远红外功率计.抛物面镜的焦距为100mm,聚乙烯透镜的焦距为60mm.由于实验中所使用的THz 光源的光斑比较大,经过抛物面镜和聚乙烯透镜聚焦后的光斑大小约为1.5mm,实验中测得的耦合效率为41%.我们采用了切断法来测量镀银空芯波导的传输损耗,入射的THz 波长为118μm,入射功率为102mW 时,在光纤17cm 处测得的功率为33.6mW,在55.5cm 处测得功率为的15.7mW.对不同长度的波导进行测量,得到的传输损耗如图7所示.经过线性拟合得出,当THz 波的频率为~2.5THz 时,传输的损耗为8.6dB /m,损耗比较低.由于我们所使用的THz 源在其他波段的输出功率较小,利用远红外功率计测得的误差比较大,因此,我们暂时未对其他波段的损耗进行测量.图7 THz 波功率衰减随光纤长度的变化4.结论本文对THz 波在金属镀层空芯波导中传输特性进行了的理论和实验研究.采用微扰法对金属镀层空芯波导模式的振幅衰减系数进行了求解,分析了THz 波在金属镀层空芯波导中传输时损耗随金属材料、波导结构等参数的变化关系.数值结果表明,采用镀银、大芯径的波导结构有利用减小THz 波的传输损耗.因此基于数值模拟结果,我们设计并拉制了内径为1.1mm 的镀银空芯波导,测得当THz 波的频率为2.5THz 时,传输损耗为8.6dB /m,与已报道的实验结果相比,我们拉制的金属镀银空芯波导对THz 波的传输效果较好.此外,由于金属膜层的粗糙程度及均匀性的影响,实验结果比理论值要稍大,但是通过镀膜工艺技术的改进,THz 波的传输损耗可进一步降低.[1]Wang K L,Mittleman D M 2004Nature 432376[2]Jeon T I,Zhang J Q,Grischkowsky D 2005Appl.Phys.Lett.86161904[3]Mendis R,Grischkowsky D 2001Opt.Lett.26846[4]Geng Y F,Tan X L,Wang P,Yao J Q 2008Appl.Phys.B Lasers 91333[5]McGowan R W,Gallot G,Grischkowsky D 1999Opt.Lett.241431[6]Gallot G,Jamison S P,McGowan R W,Grischkowsky D 2000J.Opt.Soc.Am.B 17851[7]Harringto J A,George R,Pedersen P 2004Opt.Express 125263[8]Ito T,Matsuura Y J 2007J.Opt.Soc.Am.B 241230[9]Zhang Y P,Zhang H Y,Geng Y F,Tan X L,Yao J Q 2009Acta Phys.Sin.587030(in Chinese)[张玉萍、张会云、耿优福、谭晓玲、姚建铨2009物理学报587030][10]Jamison S P,McGowan R W,Grischkowsky D 2000Appl.Phys.Lett.761987[11]Chen L J,Chen H W,Kao T F,Lu J Y,Sun C K 2006Opt.Lett.31308[12]Wu C G,S J,L D,M G H 2009Acta Phys.Sin.588623(inChinese)[吴臣国、沈 杰、李 栋、马国宏2009物理学报588623][13]Zhang R,Cao J C 2010Acta Phys.Sin.593924(in Chinese)[张 戎、曹俊诚2010物理学报593924][14]Chen H,Wang L 2009Acta Phys.Sin.588271(in Chinese)[陈 华、汪 力2009物理学报588271]Theoretical and experimental study on transmission properties of THz wave in metal⁃coated hollow waveguide∗Tan Xiao⁃Ling1)3)† Geng You⁃Fu2)3) Zhou Jun1) Yao Jian⁃Quan3)1)(Department of Physics,Faculty of Science,Ningbo University,Ningbo 315211,China)2)(College of Physics Science and Technology,Shenzhen Key Laboratory of Sensor Technology,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China)3)(Institute of Laser and Optoelectronics,College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China)(Received28June2010;revised manuscript received13July2010)AbstractLimited by serious material absorption and dispersion in THz wave band,efficient and long distance delivery of THz signal is one of important problems for constructing a compact THz system.Based on the transmission loss coefficient in metal waveguide obtained by perturbation method,the transmission loss properties of THz wave in metal⁃coated hollow waveguide varying with different metal materials and waveguide structure parameters are simulated.According to the numerical results,an Ag⁃coated hollow waveguide with inner diameter of1.1mm was designed and fabricated,and the transmission loss of THz wave was8.6dB/m at frequency of2.5THz as found in experiment,which realizes a short distance transmission with ultralow loss in THz region.Keywords:terahertz wave,metal hollow waveguide,transmission lossPACS:41.20.Jb,42.25.Bs,42.70.km∗Project supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No.60977048),the National Basic Research Program of China (Grant No.2007CB310403)and the Ningbo Natural Science Foundation(Grant No.2008A610001).†E⁃mail:xiaoling_tan@。
低损耗传输太赫兹波的Topas多孔纤维设计
（ １．Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ，Ｘｉ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｘｉ ｎ ａ ７ １ ０ ０ ５ ４，Ｃｈ ｉ ｎ ａ；
第４ ２卷 第 ９期
ＶＯ１ ． ４２ Ｎ Ｏ． ９
红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｎ ｒａ ｆ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ Ｌａ ｓ ｅ ｒ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ３年 ９ 月
Ｓｅ ｐ． ２ ０１ ３
低 损耗传输太赫 兹波的 Ｔ ｏ ｐ ａ ｓ多孔 纤维 设 计
Ｔｅ ｒ ａ ｈ ｅ ａｚ ｗａ ｖ ｅ ｗａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ｃ ｏ ｎ ｉｎ ｆ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｓ ｅ ｉｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｂｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｉ ｒ ｈｏ ｌ ｅ ｓ ， ｗｈｉ ｃ ｈ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ ｉ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｒ ｉ ａ ｎ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｌ ａ ｔ ｔ ｉ ｃ ｅ．Ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｇ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｐ ｏ ｒ ｏ ｕｓ ｉｂｅ ｆ ｒ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｔ ｆ ｕ ｌ ｌ — ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ Ｔｏ ｐ ａ ｓ ｐ ｏ ｒ ｏ ｕｓ ｉｂ ｆ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｌ ｏ ｗ ｌ ｏ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗ ｄ ｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｗｉ ｈｉ ｔ ｎ Ｔｅ ｒ ａ ｈ ｅ ｔｚ ｒ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎｃ ｙ．Ｔｈ ｅ ｌ ｏ ｓ ｓ ｗａ ｓ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ ０． ２ ｃ ｍ一 ｆ ｒｏ ｍ
太赫兹波段的介质和器件研究
太赫兹波段的介质和器件研究太赫兹波是介于微波和红外之间的一种电磁波，频率范围为0.1~10 THz。
太赫兹辐射在物质与光之间，具有良好的穿透性，不会损伤生物组织和电路元件。
因此，太赫兹波被广泛用于医疗诊断、品质检测、安全探测、通信等领域。
太赫兹技术作为一种新兴的技术手段，其发展离不开太赫兹介质和器件研究的支持。
一、太赫兹介质研究太赫兹介质是指在太赫兹波段内具有特殊介电性能的材料。
太赫兹介质的研究包括太赫兹波的传输、吸收、反射、散射等方面。
常用的太赫兹介质包括晶体、半导体、导体、绝缘体、聚合物等。
1. 晶体材料晶体是优良的太赫兹介质之一。
由于其固有的晶格结构，具有良好的电磁传输能力和明显的色散效应。
比如人工晶体LiNbO3，具有良好的光电性能，是太赫兹波领域中的重要材料之一。
研究人员已经通过引入掺杂剂、调控晶格结构等手段，提高了晶体的介电常数、电导率等性能，以增强其太赫兹波传输能力。
2. 半导体材料半导体材料也是太赫兹介质的重要组成部分。
与晶体相比，半导体具有更高的电子迁移率和电导率，同时在较高频率下，也能表现出良好的电磁传输能力。
GaAs、InP、Si等半导体材料被广泛研究应用于太赫兹器件中。
值得一提的是，分布反馈激光器（DFB）是一种主要采用半导体材料制作的太赫兹波源，其具有高速、高功率、高可靠性等优势，是太赫兹波源研究的一个热点领域。
3. 导体材料导体材料由于具有较高的电导率，能够有效地吸收、耗散太赫兹波能量。
金属（如铝、银、铜、金等）是太赫兹波吸收最好的材料之一，因此被广泛应用于太赫兹波辐射器、偏振器和滤波器中。
此外，纳米线与纳米颗粒等具有优异的太赫兹吸收特性的材料也正在被广泛研究。
4. 绝缘体材料绝缘体在太赫兹波段内具有很高的透明度，可以作为太赫兹波的良好透明介质。
例如，二氧化硅（SiO2）、石英等都是具有良好透明度的太赫兹介质材料。
此外，石墨烯等碳基材料也被发现具有良好的太赫兹透明性能，是当前太赫兹透镜材料的研究热点之一。
中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室(2)
中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室2021年XX基金课题指南超精密加工技术重点实验室管理办公室XX二〇一二年十一月目录中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室2021年XX基金课题指南超精密加工技术重点实验室(以下简称“实验室”）隶属中国工程物理研究院(以下简称“中物院"），是中物院超精密加工科技方向基础性、创新性研究的责任主体.实验室成员单位为电子工程研究所、机械制造工艺研究所、激光聚变研究中心，挂靠单位为机械制造工艺研究所，主要从事超精密加工机理、工艺、装备与检测等基础研究工作。
为进一步推动XX、合作与交流，实验室面向全国超精密加工技术领域的研究与工程技术人员设立XX基金,支持国内优势单位与院内单位共同组建联合研究团队开展相关领域的基础、前沿性研究工作。
创立本基金的目的在于，引导和调动全国高等院校、科研机构的科技人员积极参与超精密加工技术领域的基础性研究，发现新现象、新规律，拓展新方向,建立高水平学术交流与合作渠道，培养超精密加工领域科技人才。
XX基金课题分为XX基金重点课题及XX基金面上课题两类。
一、2021年XX基金重点课题指南课题1：紧凑型射频波导传输线研究科学意义和需求背景:移相器是相控阵雷达和卫星通讯系统的关键部件,在电扫描相控阵雷达天线系统中有广泛应用,传统类型移相器(如铁氧体或二极管型)，其体积相对较大、工作频带窄、损耗大、不易集成、成本高等，这些因素限制了这类移相器的进一步应用。
移相器的出现开辟了移相器技术研究的新途径,移相器具有频带宽、损耗小、成本低、超小型化、易于与、电路集成等特点,对现代雷达和通信系统的具有重要的意义。
移相器一般由开关、传输线、馈电单园等基本单位构成.开关是移相器的切换功能单园,而共面波导传输线则是为了让移相器实现高集成的低损连接,在现代单片微波集成电路中应用广泛。
对于射频器件，除了性能上的要求，对于它的小型化也提出了要求,作为射频器件的基本组成部分的传输线也要适应这个趋势。
T 赫兹
太赫兹目前，国际上对太赫兹辐射已达成如下共识，即太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源；太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。
它之所以能够引起人们广泛的关注、有如此之多的应用，首先是因为物质的太赫兹光谱（包括透射谱和反射谱）包含着非常丰富的物理和化学信息，所以研究物质在该波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义；其次是因为太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质。
简介T Hz波（太赫兹波）或称为THz射线（太赫兹射线）是从上个世纪80年代中后期，才被正式命名的，在此以前科学家们将统称为远红外射线。
太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长大概在0.03到3mm范围，介于微波与红外之间。
实际上，早在一百年前，就有科学工作者涉及过这一波段。
在1896年和1897年，Rubens和Nichols就涉及到这一波段，红外光谱到达9um（0.009mm）和20um（0.02mm），之后又有到达50um 的记载。
之后的近百年时间，远红外技术取得了许多成果，并且已经产业化。
但是涉及太赫兹波段的研究结果和数据非常少，主要是受到有效太赫兹产生源和灵敏探测器的限制，因此这一波段也被称为THz间隙。
随着80年代一系列新技术、新材料的发展，特别是超快技术的发展，使得获得宽带稳定的脉冲THz源成为一种准常规技术，THz技术得以迅速发展，并在实际范围内掀起一股THz研究热潮。
评价2004年，美国政府将THz科技评为“改变未来世界的十大技术”之四，而日本于2005年1月8日更是将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。
我国政府在2005年11月专门召开了“香山科技会议”，邀请国内多位在THz研究领域有影响的院士专门讨论我国THz事业的发展方向，并制定了我国THz技术的发展规划。
另外，美国、欧洲、亚洲、澳大利亚等许多国家和地区政府、机构、企业、大学和研究机构纷纷投入到THz的研发热潮之中。
太赫兹波调制器 波导
太赫兹波调制器波导太赫兹波调制器是一种用于调制太赫兹波的设备，常用于太赫兹波通信、成像和光谱学应用中。
而太赫兹波导则是一种用来传输和导引太赫兹波的结构。
太赫兹波是指频率在0.1太赫兹到10太赫兹之间的电磁波。
这个频率范围介于微波和红外波段之间，具有许多独特的特性，如具有较高的穿透能力、对许多非金属材料的透明性以及对许多有机和无机物质的特征吸收。
因此，太赫兹波在无损检测、安全检查、医学影像、材料识别等领域具有广泛的应用潜力。
太赫兹波调制器是控制和调整太赫兹波特性的关键设备。
它通常由一个波导结构和一个外部的调制器组成。
波导是一种特殊的结构，通常由金属、半导体或绝缘体制成，可以导引太赫兹波沿着特定的路径传输。
而外部的调制器则用于改变太赫兹波的幅度、相位或频率，以实现对波导中传输的太赫兹波的调制。
太赫兹波导的设计和制造对于实现高效传输和导引太赫兹波至关重要。
由于太赫兹波的波长较长，通常在毫米到亚毫米的尺寸范围内，因此制造太赫兹波导需要细致的加工技术。
常见的太赫兹波导结构包括金属波导、介电波导和光子晶体波导。
每种结构都具有不同的特性和应用。
太赫兹波调制器的功能和性能对于太赫兹技术的应用至关重要。
调制器可以实现太赫兹波的调幅、调相和调频功能，使其适应不同的应用需求。
例如，在太赫兹波通信中，调制器可以将信息信号调制到太赫兹波载波上，实现高速、宽带的数据传输。
在太赫兹波成像中，调制器可以用于调制太赫兹波的相位，从而实现高分辨率的成像。
总之，太赫兹波调制器和波导结构是实现太赫兹技术应用的关键组成部分。
通过精确控制和调整太赫兹波的特性，可以实现太赫兹波的高效传输、调制和探测，从而推动太赫兹技术的发展和应用。
高增益金属透镜天线设计
高增益金属透镜天线设计何飞;陈星【摘要】金属透镜天线具有高增益和大功率容量等优点.采用几何光学原理将一组平行间隔的金属板设计为金属凹透镜,实现对电磁波的汇聚,获得高增益辐射特性.在辐射原理和结构分析基础上,设计了一款工作于X波段(10 GHz)的金属透镜天线,采用矩形喇叭天线作为初级馈源、13片金属板嵌于一只半径为153 mm的PVC筒顶部.仿真和测试结果吻合良好,表明该金属透镜天线性能优异:|S11|＜-10 dB阻抗带宽为18％(从9.6 ～ 11.5 GHz),在10 GHz工作频点的增益达到27 dBi,相比喇叭天线提高了10.2 dB.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】4页(P61-64)【关键词】增益;金属透镜;金属波导;几何光学【作者】何飞;陈星【作者单位】四川大学电子信息学院,四川成都610065;四川大学电子信息学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TN820.1无线通信[1]、雷达[2]和电子对抗[3]等领域的快速发展，对高增益天线[4]的要求日益增长。
抛物面天线[5]、微带阵列天线[6]和谐振腔天线[7]等一系列具有高增益特性的天线类型已成为研究热点。
作为一类常用高增益天线，透镜天线[8]由初级馈源天线和透镜2部分组成，通过透镜对初级馈源天线辐射电磁波的聚焦[9]效应实现高增益。
透镜天线根据透镜材料的不同，可分为介质透镜天线[10]和金属透镜天线。
相对于介质透镜天线，金属透镜天线可设计为全金属结构，具有损耗小、功率容量高[11]等优势，但设计更为复杂。
文献[12]设计的工作于高温环境中的金属透镜天线增益为19 dBi，文献[13]设计的宽带金属透镜天线的增益为26 dBi，但以上文献中金属透镜的结构都是根据初级馈源天线的尺寸和远场辐射特性进行设计，初级馈源天线改变时，金属透镜的结构也需要重新设计。
为了减少初级馈源天线尺寸和辐射特性对金属透镜结构的限制，本文根据金属透镜对电磁波作用的基本理论，采用几何光学[14]中薄透镜焦距公式设计金属透镜的结构，设计了一款工作在10 GHz的高增益金属透镜天线。
太赫兹波导开题报告
太赫兹波导开题报告太赫兹波导开题报告1. 引言太赫兹波导作为一种新兴的通信技术，近年来引起了广泛的关注和研究。
太赫兹波导是指在太赫兹频段（约0.1 THz - 10 THz）传输电磁波的导波结构，具有较低的损耗和较高的传输带宽。
本文旨在介绍太赫兹波导的基本原理、应用领域以及未来发展方向。
2. 太赫兹波导的基本原理太赫兹波导的传输原理主要基于电磁波在导波结构中的传播方式。
太赫兹波导通常采用金属或半导体材料制作，通过调控导波结构的尺寸和形状，可以实现电磁波的导引和传输。
太赫兹波导的导波机制可以分为表面等离子体波导、光子晶体波导和微带线波导等多种形式。
3. 太赫兹波导的应用领域3.1 通信领域太赫兹波导在通信领域有着广泛的应用前景。
由于太赫兹波导具有较高的传输带宽和较低的损耗，可以用于实现高速数据传输和无线通信。
此外，太赫兹波导还可以用于构建微小型天线和传感器，实现无线通信设备的迷你化和集成化。
3.2 显微成像领域太赫兹波导在显微成像领域也具有重要的应用价值。
太赫兹波导可以通过与生物组织的相互作用，实现对生物样本的高分辨率成像。
这对于医学诊断、组织学研究等领域具有重要意义，可以帮助科学家深入了解生物体内部的结构和组成。
3.3 安全检测领域太赫兹波导在安全检测领域也有着广泛的应用。
太赫兹波导可以穿透大部分非金属材料，如纸张、塑料等，而且对生物体无害。
因此，太赫兹波导可以用于安全检测、隐蔽武器探测、药物检测等方面，有助于提高安全检测的效率和准确性。
4. 太赫兹波导的未来发展方向4.1 纳米尺度波导研究随着纳米技术的发展，研究人员开始关注纳米尺度下的太赫兹波导。
纳米尺度波导可以实现更小尺寸的器件和更高的集成度，有望推动太赫兹技术在纳米电子学和纳米光学领域的应用。
4.2 新材料的应用太赫兹波导的性能很大程度上取决于材料的特性。
目前，研究人员正在探索新的材料，如二维材料、金属有机框架材料等，用于太赫兹波导的制备。
超导技术在太赫兹射频领域中的应用
超导技术在太赫兹射频领域中的应用引言太赫兹射频技术是指在太赫兹频段（约1-10 THz）范围内进行通信、感测和成像的技术。
太赫兹射频波段具有许多独特的特性，如穿透力强、非电离性辐射、对生物体无害等，因此在安全检测、医学成像和无线通信等领域具有广泛的应用前景。
然而，由于太赫兹频段的特殊性，传统的射频器件在该频段的应用存在着一系列的挑战。
超导技术作为一种具有低损耗和高性能的射频技术，被广泛应用于太赫兹射频领域，为该领域的发展提供了新的机遇。
超导材料在太赫兹射频领域中的应用超导材料是指在低温下具有零电阻和完全磁通排斥的材料。
由于超导材料在太赫兹频段具有极低的电阻和高的电流承载能力，因此被广泛应用于太赫兹射频领域。
例如，超导微带线是一种常见的太赫兹射频器件，它由超导材料制成的微带线结构组成。
由于超导材料的零电阻特性，超导微带线可以实现非常低的损耗和高的品质因数，从而提高太赫兹射频器件的性能。
此外，超导材料还可以用于制造太赫兹射频天线。
太赫兹射频天线是太赫兹通信和成像系统中的重要组成部分，它负责接收和发射太赫兹射频信号。
由于超导材料的高电流承载能力，超导太赫兹射频天线可以实现高功率的发射和接收，从而提高太赫兹系统的传输距离和接收灵敏度。
超导器件在太赫兹射频领域中的应用除了超导材料，超导器件也是太赫兹射频领域中的重要组成部分。
超导器件是指利用超导材料的特性设计和制造的射频器件。
例如，超导微波滤波器是一种常见的超导器件，它可以实现在太赫兹频段内的高品质因数和低损耗的滤波功能。
由于超导材料的零电阻特性，超导微波滤波器可以实现非常低的插入损耗和高的品质因数，从而提高太赫兹射频系统的性能。
此外，超导器件还可以用于制造太赫兹射频放大器。
太赫兹射频放大器是太赫兹通信和成像系统中的关键部件，它负责放大太赫兹射频信号，以提高系统的传输距离和接收灵敏度。
由于超导材料的高电流承载能力，超导太赫兹射频放大器可以实现高功率的放大，从而提高太赫兹系统的性能。
太赫兹波在金属镀层空芯圆波导中的传输特性
太 赫 兹 波 在 金 属 镀 层 空 芯 圆波 导 中 的传 输 特 性
陆东梅 姚 建铨 ， ， 郑 义 耿 优福 李 忠洋 王 ， ， ， 鹏
（． １ 郑州大学河南省激 光与光 电信 息技术 重点实验 室 ， 河南 郑州 ４ ０ ５ ；． ５ ０ ２ ２ 天津大学精仪学 院激光与光 电子研究所 ， 天津 ３ ０ ７ ） ０ ０ ２
Ａｂ ｔ ａ ｔ １ｅ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｏ ｏ ｌｗ ｍｅａｌ ｌ ｃ ａｅ ｉｃ ｌ ｖ ｇ ｉｅ ｆ ｒＴ ａ ｉｔ ｎ ｈ ｖ ｓ ｒ ｃ ： １ ｒ ｎ ｍｉｓ ｈ ｒｃ ｅ ｓｉ ｆｈ ｌ ｔｌ ｃ ｆ ｍ。 ｏ ｔ ｄ ｃ ｒ ｕａ ｗａ ｅ ｕ ｄ ｏ Ｈｚ ｒ ｄ ａｉ ａ ｅ Ｉ ｏ ｉ ｃ ｏ ｉ ｉ ｒ ｏ ｂ ｅ ｅ ｒｔ ａｌ ｎ ｙ ｅ ．Ｗｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｔｅ ｒ ｔ ａ ｔ ｎ ａ ｉｎ ｃ ｅ ｆ ｉ ｎ ｓｏ Ｈｚ ｒｄ ａ ｉｎ ｔ ｉ ｅｅ ｔ ｎ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏｅ ｉ ｌ ａ ａ ｚ ｄ ｈ ｃ ｙ ｌ ｏ ａ ｄ ｔ ｈ ｏ ｅ ｉ ｌ ｔ ｕ ｔ ｏ ｆ ｃｅ ｔ ｆ ｒ ｈ ｃ ａｅ ｏ ｉ Ｔ ａ ｉｔ ｓｗｉ ｄ ｆ ｒ ｎ ｃ． ｏ ｈ ｉ
以用于太 赫 兹波 的低 损耗传 输 。 关键 词 ： 赫兹波 ； 属镀 层 空芯 圆波 导 ； 输特 性 ； 太 金 传 衰减 常数 中 图分 类 号 ： Ｎ １ ． Ｔ ８４ ５ 文献 标识 码 ： Ａ
Ｔｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓ ０ ｌ ｗ ｅ ａ ｌ ｌ － ｏ ｔ ｄ Ｃｉ ｃ ｌ ｒ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆ Ｈｏ ｌ ｏ Ｍ ｔ 【ｉ Ｆｉ ｃ ａ ｅ ｒ ｕ ａ ｌｃ ｍ
无氧铜和铁镍钴合金太赫兹波导传输损耗
第14卷 第6期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1．14，No．6 2016年12月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Dec．，2016文章编号：2095-4980(2016)06-0825-04无氧铜和铁镍钴合金太赫兹波导传输损耗唐 烨，冯进军(北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室，北京 100015)摘 要：对无氧铜、铁镍钴合金和镀金铁镍钴合金制作的WR2.8太赫兹波导进行了传输损耗的研究。
通过对比实验测得的传输损耗值，计算出340GHz频段，无氧铜电导率为1.6×107S/m，铁镍钴合金电导率为1.0×106S/m，相对磁导率为2.1，损耗参数的设置对正向设计具有指导作用。
实验中，通过镀金工艺降低了铁镍钴合金波导的传输损耗，进而明确波导内壁镀金工艺可以有效降低传输损耗，对降低太赫兹标准窗的传输损耗有着实际意义。
关键词：太赫兹；无氧铜；铁镍钴合金；镀金；传输损耗中图分类号：TN25 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA201606.0825Transmission loss in terahertz waveguides made of copper and iron-nickel alloyTANG Ye，FENG Jinjun(National Key Laboratory of Science and Technology on Vacuum Electronics，Beijing Vacuum Electronics Research Institute，Beijing 100015，China)Abstract：The transmission loss of WR2.8 waveguides made of copper, iron-nickel and gilded iron-nickel alloy at 340GHz is presented in this paper. The measurement shows the process of gilding atiron-nickel alloy surface can reduce the transmission loss. The test results are compared with those ofsimulations in order to determine the settings for CST simulation of loss of these materials at 340GHz.This study is of importance for reducing transmission loss of windows at 340GHz and setting proper lossparameters for CST simulation of material loss.Keywords：terahertz；copper；iron-nickel alloy；gilding；transmission loss随着电真空器件向更高频率、更大功率发展，在太赫兹频段确定常用材料的传输损耗参量，对正确指导模拟计算以及降低传输损耗都是十分重要的。
金属波导发展现状
金属波导发展现状
金属波导是一种用于传输电磁波的导波结构，由金属材料制成。
它通常用于微波和毫米波频段的通信和雷达系统中，是一种重要的无线通信技术。
金属波导具有较低的损耗和较高的功率传输能力，因此在高频段的应用中得到了广泛的应用。
目前，金属波导的发展正朝着更高频段、更高性能和更小尺寸的方向发展。
随着通信和雷达系统对于更高频率的需求不断增长，金属波导的工作频段也在逐渐向毫米波和太赫兹波段扩展。
同时，为了满足通信设备对于更小尺寸和更高性能的要求，金属波导也在不断进行结构和制造工艺的创新。
在结构方面，研究人员正在探索新的金属波导结构，如微带线波导、矩形波导、轮廓波导等。
这些新结构可以提供更小的尺寸、更高的频带利用率和更低的损耗。
同时，通过优化波导的几何形状和工艺参数，也可以优化金属波导的传输性能。
在制造工艺方面，研究人员正在努力开发新的制造方法和材料，以满足金属波导在高频段的应用需求。
例如，采用微纳加工技术可以实现更精确的波导制造和集成。
此外，新的金属材料和复合材料也被研究用于金属波导的制造，以提高其性能和可靠性。
总而言之，金属波导在高频段通信和雷达系统中具有重要的地位和应用前景。
随着无线通信技术的不断发展，金属波导的结构和制造工艺会持续创新，以满足更高频率、更小尺寸和更高性能的需求。
太赫兹光谱技术的研究与应用前景
太赫兹光谱技术的研究与应用前景随着科技的不断发展，太赫兹光谱技术作为一种前沿的技术受到了越来越多的关注和研究。
太赫兹波段位于微波和红外之间，具有高频率、高分辨率和非破坏性等特点，被广泛应用于材料科学、生物医学和安全检测等领域。
本文将重点介绍太赫兹光谱技术的研究现状和应用前景。
一、太赫兹光谱技术的历史和原理太赫兹光谱技术是一种基于太赫兹波的光谱技术，其历史可以追溯到19世纪。
当时，物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出了电磁波理论，并预测出了太赫兹波段的存在。
但由于当时还没有足够的技术手段进行实验研究，这个领域的研究一直处于停滞状态。
直到20世纪末，随着微波、激光等技术的发展，太赫兹波段的研究才得以重新兴起。
太赫兹光谱技术的原理是利用太赫兹波在物质中的传播特性，通过测量不同物质对太赫兹波的吸收、反射和透射等现象，来研究物质的结构、性质和成分等。
二、太赫兹光谱技术的研究现状近年来，太赫兹光谱技术在材料科学、生物医学和安全检测等领域得到了广泛应用。
在材料科学领域，太赫兹光谱被用于研究材料的物理性质、结构和成分等。
例如，太赫兹光谱技术可以用来研究半导体材料的带隙和载流子浓度等关键参数，也可以用来检测金属材料中的缺陷和氢化物等有害物质。
在生物医学领域，太赫兹光谱技术可以用来研究生物分子的结构和相互作用等信息。
例如，太赫兹光谱技术可以用来研究蛋白质和 DNA 的结构和动态行为等方面，也可以用来诊断肿瘤等疾病。
在安全检测领域，太赫兹光谱技术可以被用来检测爆炸物、毒品等危险物质。
由于太赫兹波在物质中的吸收和透射特性与物质分子的特征有关，因此太赫兹光谱技术可以用来确定物质的成分和浓度等关键信息。
三、太赫兹光谱技术的应用前景太赫兹光谱技术作为一种前沿的技术，在未来的应用前景非常广阔。
首先，在材料科学领域，太赫兹光谱技术可以被用来开发新型材料和器件，例如太赫兹波导、太赫兹激光等。
其次，在生物医学领域，太赫兹光谱技术可以被用来研制新型药物和生物传感器等。
一种低插入损耗的180 GHz腔体滤波器
第19卷 第2期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1.19，No.2 2021年4月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Apr，2021文章编号：2095-4980(2021)02-0181-04一种低插入损耗的180 GHz腔体滤波器熊阳，裴乃昌，何毅龙，黄建(中国西南电子技术研究所，四川成都 610036)摘 要：基于H形感性窗结构设计了一款低插入损耗的8阶波导腔太赫兹滤波器。
经Ansoft HFSS对滤波器进行仿真优化后，滤波器采用传统的数控铣进行实物加工。
测试结果表明：滤波器的中心频率位于179.1 GHz，1 dB相对带宽为8.7%。
滤波器中心频率处的插入损耗为0.34 dB，回波损耗优于18.9 dB。
所设计的太赫兹腔体滤波器具有低插入损耗、高选择性、高带外抑制等优点，可以满足太赫兹通信系统的要求。
关键词：太赫兹；带通滤波器；腔体滤波器；低插入损耗中图分类号：TN713+.1 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2020085A low insertion loss 180 GHz cavity bandpass filterXIONG Yang，PEI Naichang，HE Yilong，HUANG Jian(Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu Sichuan 610036，China)Abstract：A 8-pole terahertz(THz) cavity bandpass filter with low insertion loss based on H ladder structure is presented. The filter is simulated and optimized by Ansoft HFSS, and it is finally processed bycomputer numerical control milling. The measured results show that the center frequency of the filter islocated at 179.1 GHz with 1 dB fraction bandwidth of 8.4%. The insertion loss at 179.1 GHz is 0.34 dB,and the return loss is lower than 18.9 dB. The proposed THz cavity bandpass filter possesses the merits oflow insertion loss, high selectivity and high stopband suppression, which can meet the requirements of THzcommunication systems.Keywords：terahertz；bandpass filter；cavity filter；low insertion loss随着太赫兹高速通信、无损检测、安检等应用的兴起，太赫兹无源器件受到越来越多的关注。
用于PolyStrata技术的光刻工艺探索研究
第41卷第6期遥测遥控V ol. 41, No. 6 2020年11月Journal of Telemetry, Tracking and Command November 2020用于PolyStrata技术的光刻工艺探索研究汪郁东，赵广宏，陈青松，金小锋，张姗（北京遥测技术研究所北京 100076）摘要：在高集成的射频微机电系统RF MEMS（Radio Frequency Micro Electro Mechanical System）器件的发展趋势下，三维集成工艺的研究越来越多。
基于PolyStrata技术的三维多层堆叠同轴器件以其无色散、低损耗、超宽带的优势脱颖而出，PolyStrata技术使用紫外厚胶作为牺牲材料，对光刻胶粘附性、精度、工艺兼容及释放性能要求高，常规厚胶难以满足。
探索A、B两种紫外光刻厚胶，对两者工艺参数及图形质量进行对比研究。
结果表明，光刻胶A 厚度均匀性为98.6%，图形偏差小于10μm；光刻胶B图形偏差小于5μm，但均匀性较差，约80.4%。
关键词：RF MEMS；PolyStrata；紫外光刻；厚胶中图分类号：TB322 文献标识码：A 文章编号：CN11-1780(2020)06-0057-06Research on lightgraph technology for PolyStrata technology WANG Yudong, ZHAO Guanghong, CHEN Qingsong, JIN Xiaofeng, ZHANG Shan（Beijing Research Institute of Telemetry, Beijing 100094, China）Abstract: With the development of highly integrated RF MEMS devices, there are more and more researches on 3D (Three Dimensional) integration technology. The 3D multi-layer stacking coaxial devices based on PolyStrata technology stand out for its advantages of dispersionless, low loss and ultra-wiband.PolyStrata technology uses ultraviolet thick adhesive as sacrificial material, which has high requirements on photoresist adhesion, precision, process compatibility and release performance, and conventional thick adhesive is difficult to achieve. In this paper, two kinds of UV lithography thick adhesives, A and B, are explored, and their process parameters and graphic quality are compared. The experimental results show that the thickness uniformity of photoresist A is 98.6%, and the graphic deviation is less than 10 μm. The deviation of photoresist B is less than 5 μm, but with poor uniformity, about 80.4%.Key words: RF MEMS; PolyStrata; UV lithography; Thick photoresist引言微机电系统MEMS是21世纪科技与产业的热点之一，随着MEMS技术向更小型化、高集成度、高频段需求发展，RF MEMS集成系统的优势逐渐显露出来。
太赫兹波谱无损检测技术研究进展
太赫兹波谱无损检测技术研究进展谢丽娟;徐文道;应义斌;秦坚源【摘要】太赫兹由于具有透视性、安全性和波谱分辨能力的特点,近年来得到了较快的发展和应用,成为无损检测的新技术,并被应用于国防、工业、半导体、通信、生物医学、制药、农产品及食品等多个领域.首先介绍了太赫兹波谱技术和成像技术的原理和特点,阐述了太赫兹技术在非金属材料特性和缺陷检测中的应用,并重点分析了近年来太赫兹技术在农产品及食品领域的应用新进展.最后,分析了太赫兹波谱无损检测技术的技术难点及问题,并对其发展趋势进行了展望.%There has been a series of significant advances and applications in terahertz(THz)technologies which processes perspectivity,safety and spectroscopic fingerprinting ability.The unique properties of THz waves make them become tools for non-destructive detection and application in the fields of defense,industry,semiconductor,communication,biologicalmedicine,pharmaceutical,agroproducts,food and etc.Firstly,the principle and feature of THz spectroscopy and imaging techniques were introduced.Then,the non-metallic material characterization and defect inspection in foam and fiber composites were stated.The recent application of THz in agro-products and food was introducedmainly.Finally,the technology difficulties and issues of the THz technologies were analyzed,and their development prospects in the non-destructive detection field were presented.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2013(044)007【总页数】10页(P246-255)【关键词】太赫兹;波谱;成像;无损检测【作者】谢丽娟;徐文道;应义斌;秦坚源【作者单位】浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310058;浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310058;浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310058;浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310058【正文语种】中文【中图分类】TN29;O657.3引言太赫兹(Terahertz，THz)辐射是对一个特定波段的电磁辐射的统称。
太赫兹电子器件研究报告
太赫兹电⼦器件研究报告太赫兹电⼦器件研究报告1、定义与概念太赫兹（Terahertz，简称THz）是指频率在0.1 THz～10 THz（1 THz = 1012 Hz），波长在3 mm～30 µm范围内的电磁波，波段介于微波与远红外光之间，如图1所⽰。
THz波的长波段与亚毫⽶波重合，其发展主要依靠电⼦学技术；短波段与红外线重合，发展主要依靠光⼦学技术。
THz波的位置正好处于宏观经经典理论向微观量⼦理论的过渡区，也是电⼦学向光⼦学过过渡领域，它是最后⼀个⼈类尚未完全认知和利⽤的频段[1]。
20世纪90年代以前，由于缺乏有效的THz源及检测技术，致使⼈们对THz 波段的认知⾮常有限，使得THz波成为电磁波谱上的空隙。
近⼗⼏年来，激光技术的迅速发展为THz波的产⽣提供了稳定、可靠的激发光源，THz波检测技术及其应⽤的研究也得到了蓬勃的发展[2]。
相⽐于传统的电磁波和光波，THz脉冲的典型脉宽在⽪秒量级，不但可以⽅便的进⾏时间分辨的研究，⽽且通过取样测量技术，能够有效地抑制背景辐射噪声的⼲扰[3]；THz脉冲源通常包括若⼲个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖从吉赫兹⾄⼏⼗太赫兹的范围；由于它是由相⼲电流驱动的偶极⼦振荡产⽣的，或是由相⼲的激光脉冲通过⾮线性光学频率差频产⽣，因此有着很好的相⼲性；此外，THz光⼦的能量只有10-3eV，不易破坏被检测的物质，适合于⽣物⼤分⼦与活性物质结构的研究；⽽且，THz辐射具有很好的穿透性，它能以很⼩的衰减穿透物质，如烟尘、墙壁、碳板、布料及陶瓷等，在环境控制与国家安全⽅⾯能有效发挥作⽤。
2、太赫兹电⼦器件的国内外研究⽔平及其⼯作原理在太赫兹技术及应⽤中，太赫兹辐射源研究是太赫兹技术发展的重要环节，有多种⽅法都可产⽣THz辐射，主要包括以下⼏类[4,5]：（1）半导体THz源，如采⽤量⼦级联半导体激光器可直接产⽣THz源。
半导体THz源具有⼩巧、价格低廉和频率可调的特点，是⼈们希望的⼀种THz 源，但这类技术的THz源中，⼤部分需要器件的制冷且输出的功率较⼩，并且要把频率延伸到THz也是件难事；（2）基于光⼦学的THz发⽣器，如利⽤超短激光脉冲去激发太赫兹辐射源也是产⽣脉冲太赫兹辐射的主要⽅法，常⽤的激光激发技术有光导和光整流技术。
波导管分类
波导管分类介绍波导管是一种用于传输微波和毫米波的特殊管道结构，其内部有一定的传输波导模式，可以实现低损耗和高增益的传输。
由于波导管的特殊结构和工作原理，为了更好地满足不同应用需求，波导管被分为多种分类。
形状分类波导管的形状分类是根据管道的外形和尺寸来进行划分的。
矩形波导管矩形波导管是最常见的一种波导管，其截面形状为矩形。
它具有较高的带宽和较低的损耗，常用于微波和毫米波系统中的高功率传输。
圆形波导管圆形波导管的截面形状为圆形，相比于矩形波导管，圆形波导管具有更好的模式匹配和功率传输特性。
尤其在高频段，圆形波导管的损耗更低，因此在毫米波和光纤通信等领域中得到广泛应用。
带状波导管带状波导管的截面形状为长方形，其中一条边较窄。
它主要用于宽带传输和高电场应用，比如雷达系统和医疗设备中的高频传输。
工作模式分类波导管的工作模式分类是根据在波导管内传输的电磁波模式来进行划分的。
TE模式TE（Transverse Electric）模式是指在波导管中只存在横向电场分量，而纵向电场分量为零的传输模式。
TE模式的特点是电场主要分布在横向方向，而磁场则存在于纵向和横向两个方向。
TE模式常用于低频段的传输。
TM模式TM（Transverse Magnetic）模式是指在波导管中只存在横向磁场分量，而纵向磁场分量为零的传输模式。
TM模式的特点是磁场主要分布在横向方向，而电场则存在于纵向和横向两个方向。
TM模式常用于高频段和毫米波段的传输。
TEM模式TEM（Transverse Electromagnetic）模式是指在波导管中既存在横向电场分量，又存在横向磁场分量的传输模式。
TEM模式的特点是电场和磁场都分布在横向方向，并且两者之间有一定的相位关系。
TEM模式广泛应用于通信系统中的传输。
频率分类波导管的频率分类是根据传输波导中的工作频率范围来进行划分的。
低频波导管低频波导管通常工作在射频和微波频段，频率范围一般在几十 kHz 到几 GHz。
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第４ ２卷 第 ６期
ＶＯ １ ． ４ ２ Ｎ Ｏ． ６
红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｎ ｒａ ｆ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ Ｌａ ｓ ｅ ｒ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ３年 ６ 月 Ｊ ｕ ｎ． ２ ｏ ｌ ３
低 损 耗 太 赫 兹镀 膜 金属 波导 研 究
式在 大间 隙的金 属镀 膜 波导传 播 时 ，其损 耗 小 于不镀膜 的金属 波 导 。利 用射 线光 学方 法分析 波导尺
寸、 膜厚 度 以及膜 折射 率等参 数 对 Ｔ Ｍ 模 式损耗 的 影响 ， 获得 其损耗 最低 的优 化结 构参 数 。用转 移 矩
阵理 论对镀介 质膜前后 平板金属 波导 的损 耗进行 理论计 算和 分析 ，当介质 为聚 乙烯 且厚度 为 ０ ． ０ ６ ｍｍ 时， 波 导的损 耗 最 小。所获 结论 对 于太赫 兹波导 器件及 太 赫兹 波低 损 耗波 导研制 具有 较 大的意 义 。
关 键词 ： 金 属 波导 ； 太赫兹 波 ； 介质 膜 ； 损耗
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｎ８ １ ４ ￣ ． ５ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ７ — ２ ２ ７ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ —１ ５ ３ ３ — ０ ４
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何雅 兰 ， 何金 龙 ， 刘 平 安
（ 中国计量 学 院 机 电学院 太 赫兹技 术与 应 用研 究 所 ， 浙江 杭 州 ３ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 在 研 究太赫 兹 波在 镀 膜二 维平板金 属 波 导传输 时 ， 损耗 减 小 的机 制 和条 件 ， 发 现 只有 Ｔ Ｍ 模
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收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ —１ ０ — ０ ８ ； 修 订 日期 ： ２ ０ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ２ 一ｌ １ — ０ ７
基金 项 目 ： 国 家 自然 科 学 基 金 （ ６ １ ０ ０ １ ０ ６ ４ ） ： 浙 江 省 自然 科 学 基 金 （ Ｙ１ ０ ９ １ ０ ０ １ ） 作者 简 介 ： 何 雅 兰（ １ ９ ８ ７ － ） ， 女， 硕士 生 ， 主 要 从 事 太 赫 兹 波 导 方 面 的 研 究 。Ｅ ｍｍｌ ： ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｇｚ ｏ ｎ ｅ ＠１ ６３ ． ｃ ｏ ｍ