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基于波前倾斜的太赫兹单次测量研究

中国激光 2019年第6期46卷 266-271页

作者：杨磊侯磊张利昊施卫西安理工大学陕西省超快光电技术与太赫兹科学重点实验室

太赫兹单次测量技术可以对一些超快不可逆过程进行快速测量,在蛋白质变性、核爆模拟分析等领域具有广阔的应用前景。从飞秒激光放大器发出的光脉冲分成两束并分别经过两块光栅产生波前倾斜,一束作为抽运光激发铌酸锂晶体,基于光整流效... 详细信息

太赫兹单次测量技术可以对一些超快不可逆过程进行快速测量,在蛋白质变性、核爆模拟分析等领域具有广阔的应用前景。从飞秒激光放大器发出的光脉冲分成两束并分别经过两块光栅产生波前倾斜,一束作为抽运光激发铌酸锂晶体,基于光整流效应产生高功率太赫兹波;另一束作为探测光,采用正交平衡探测法探测。利用该光路产生太赫兹脉冲并对其进行单次测量,系统的时间窗口为16.8ps,频谱范围覆盖0.1~1.6THz。

关键词：太赫兹技术测量太赫兹波波前倾斜单次测量

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太赫兹时域光谱中脉冲太赫兹波全息探测

物理学报 2022年第18期71卷 390-397页

作者：王志全施卫西安理工大学应用物理系西安710048 西安理工大学陕西省超快光电技术与太赫兹科学重点实验室西安710048

在太赫兹(THz)波与材料相互作用的研究中,传统的太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)通常仅探测某一偏振方向的脉冲THz波在与待测样品作用前后的幅值信息和相位信息的变化.然而对于各向异性、手性特征等材料的... 详细信息

在太赫兹(THz)波与材料相互作用的研究中,传统的太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)通常仅探测某一偏振方向的脉冲THz波在与待测样品作用前后的幅值信息和相位信息的变化.然而对于各向异性、手性特征等材料的检测中,仅有样品的幅值和相位信息并不能给出样品物质完整的内在结构.各向异性、手性物质对不同偏振态的脉冲THz是非常敏感的,要通过THz光谱来反映这些手性物质的构型、构象等信息,就必须探测脉冲THz波作用样品前后的振幅、相位和偏振态.本文提出的脉冲THz波全息探测器(pulsed terahertz holographic detector,PTHD)由相互垂直的光电导天线阵元组成,可以通过一次扫描检测出脉冲THz电场在任意方向的正交分量,从而可同时检测出脉冲THz波作用样品前后的振幅、相位和偏振态的变化,故称为脉冲THz波全息探测器.实验和理论分析都验证了PTHD测量脉冲THz波偏振态的可靠性.同时,本文还利用响应矩阵分析了PTHD在0.1—2.2 THz光谱范围内具有良好的对称性.

关键词：脉冲太赫兹波偏振态响应矩阵偏振度

单壁碳纳米管太赫兹超表面窄带吸收及其传感特性

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物理学报 2024年第2期73卷 225-233页

作者：张向王玥张婉莹张晓菊罗帆宋博晨张狂施卫西安理工大学陕西省超快光电技术与太赫兹科学重点实验室西安710054 哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

由于碳纳米管具有优异的电学和光学特性,因此在光电子学领域具有广泛的应用前景.本文使用真空抽滤法,将单壁碳纳米管粉末分散液通过真空过滤的方式,制备了一种各向同性的单壁碳纳米管薄膜;进而提取了薄膜在0.4—2.0 THz范围内介电参数,... 详细信息

由于碳纳米管具有优异的电学和光学特性,因此在光电子学领域具有广泛的应用前景.本文使用真空抽滤法,将单壁碳纳米管粉末分散液通过真空过滤的方式,制备了一种各向同性的单壁碳纳米管薄膜;进而提取了薄膜在0.4—2.0 THz范围内介电参数,并设计了一种基于单壁碳纳米管薄膜的新型太赫兹超表面窄带吸收器,这种超表面吸收器是由方形与工字形狭缝谐振器构成.实验和仿真结果表明,提出的太赫兹超表面吸收器在0.65,0.85,1.16和1.31 THz处存在4个明显的共振吸收峰,实现了最高可达90%的完美吸收.利用多重反射干涉理论阐明了这种多频带新型太赫兹超表面的吸收机制.通过在超表面器件表面覆盖具有不同折射率的介质层,深入研究了超表面作为折射率传感器的传感性能.研究结果表明,这种新型超表面吸收器用于折射率传感具有较高的灵敏度,为进一步开发新型碳基太赫兹超表面吸收器提供了新的思路和方案.

关键词：单壁碳纳米管薄膜太赫兹超表面折射率传感

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超材料赋能先进太赫兹生物化学传感检测技术的研究进展

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物理学报 2021年第24期70卷 301-320页

作者：王玥崔子健张晓菊张达篪张向周韬王暄西安理工大学陕西省超快光电技术与太赫兹科学重点实验室西安710048 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 武警工程大学基础部西安710086

处于太赫兹频段的电磁波表现出许多极具发展前景的特点,如非电离、“指纹”谱、对弱共振敏感、对非极性物质穿透性强等特性,并逐步发展成物理、信息、材料、生物、化学等学科基础与应用研究关注的热点.然而,在生物、化学物质的传感检测... 详细信息

处于太赫兹频段的电磁波表现出许多极具发展前景的特点,如非电离、“指纹”谱、对弱共振敏感、对非极性物质穿透性强等特性,并逐步发展成物理、信息、材料、生物、化学等学科基础与应用研究关注的热点.然而,在生物、化学物质的传感检测应用中,当待测物尺度小于入射太赫兹波长时,微小扰动和细微特征难以被太赫兹波检测到,并且无法与太赫兹波之间产生充分的相互作用,这无疑阻碍了太赫兹生物化学传感检测技术的进一步发展.而太赫兹超材料的迅速发展提供了解决这一问题的全新思路.近年来,一系列基于太赫兹超材料的研究工作与新材料、新结构、新机制结合,为实现高灵敏太赫兹生物化学传感检测带来了新的机遇.本文主要综述了最近太赫兹超材料应用于生物化学传感检测技术的研究进展,并简述了评价器件性能的关键参数.根据材料特性、设计策略的不同,对基于金属-介质、碳基纳米材料、全硅等太赫兹超材料生物化学传感检测相关工作做了总结,并在文末对太赫兹超材料传感检测技术的未来发展方向做出了展望.

关键词：太赫兹超材料生物传感

可产生任意偏振方向太赫兹波的光电导太赫兹辐射源

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激光与光电子学进展 2023年第18期60卷 229-234页

作者：施卫金枝张磊侯磊杨磊西安理工大学陕西省超快光电与太赫兹科学重点实验室陕西西安710048

基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统,使用两个相互垂直的光电导天线构建了1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列.通过调控各个阵元的偏置电压,对其辐射太赫兹波的偏振方向进行研究.结果表明:在已实现光电导发射天线阵列的高效合成以及可同时检测... 详细信息

基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统,使用两个相互垂直的光电导天线构建了1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列.通过调控各个阵元的偏置电压,对其辐射太赫兹波的偏振方向进行研究.结果表明:在已实现光电导发射天线阵列的高效合成以及可同时检测脉冲太赫兹波的振幅、相位及偏振态的探测天线的基础上,通过调控各个阵元的偏置电压分别改变了平行和垂直两个阵元辐射太赫兹波的强度;经过1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列在远场的同步合成,可产生不同偏振方向的脉冲太赫兹波,实现了以全电控的方式产生任意偏振方向太赫兹波的光电导太赫兹辐射源.

关键词：太赫兹时域光谱系统太赫兹辐射源光电导天线阵列偏振方向

光电导天线材料对辐射太赫兹波特性的模拟分析

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红外与毫米波学报 2024年第4期43卷 551-556页

作者：侯磊吴晓博杨磊施卫杭玉桦西安理工大学陕西省超快光电与太赫兹科学重点实验室陕西西安710048 苏州热工研究院有限公司江苏苏州215004

光电导天线是太赫兹时域光谱系统中普遍使用的宽带太赫兹辐射源,天线衬底材料对其辐射太赫兹波特性至关重要。目前广泛使用的光电导天线材料是第二代半导体材料GaAs,而第三代半导体材料具有更大的禁带宽度,对提高天线辐射太赫兹波的功... 详细信息

光电导天线是太赫兹时域光谱系统中普遍使用的宽带太赫兹辐射源,天线衬底材料对其辐射太赫兹波特性至关重要。目前广泛使用的光电导天线材料是第二代半导体材料GaAs,而第三代半导体材料具有更大的禁带宽度,对提高天线辐射太赫兹波的功率更有利。本文利用大孔径光电导天线的电流瞬冲模型,对常用光电导天线材料(SI-GaAs、LT-GaAs)和未来有望应用于光电导天线的第三代半导体材料(ZnSe、GaN、SiC)辐射太赫兹波的特性进行了仿真研究,结果表明在相同偏置电场和各自最高光通量触发下,LT-GaAs天线辐射太赫兹波的幅值最高、频谱最宽;第三代半导体材料制备的天线可以承受更高的偏置电场,在各自的最大偏置电场下辐射太赫兹波的强度远远大于GaAs天线。本工作对研制新型的第三代半导体光电导天线提供了理论指导。

关键词：太赫兹辐射第三代半导体材料电流瞬冲模型光电导天线

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可产生任意偏振方向的光电导太赫兹辐射源

激光与光电子学进展 2023年

作者：金枝施卫张磊侯磊杨磊西安理工大学陕西省超快光电与太赫兹科学重点实验室

本文基于THz-TDS系统，使用两个相互垂直的光电导天线构建了1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列，通过调控各个阵元的偏置电压，对其辐射太赫兹波的偏振方向进行研究。结果表明，在已实现了光电导发射天线阵列的高效合成及可同时检测脉冲太赫... 详细信息

本文基于THz-TDS系统，使用两个相互垂直的光电导天线构建了1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列，通过调控各个阵元的偏置电压，对其辐射太赫兹波的偏振方向进行研究。结果表明，在已实现了光电导发射天线阵列的高效合成及可同时检测脉冲太赫兹波的振幅、相位及偏振态的探测天线的基础上，通过调控各个阵元的偏置电压分别改变了平行和垂直2个阵元辐射太赫兹波的强度，经过1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列在远场同步合成，可产生不同偏振方向的脉冲太赫兹波，实现了用全电控的方式产生任意偏振方向的光电导太赫兹辐射源。

关键词：太赫兹时域光谱系统太赫兹辐射源光电导天线阵列偏振方向

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基于超表面的超宽带线极化转换特性研究

电子与信息学报 2022年第12期44卷 4116-4124页

作者：王玥姚震宇崔子健朱永强张达篪胡辉张狂西安理工大学陕西省超快光电与太赫兹科学重点实验室西安710048 哈尔滨工业大学电子信息与工程学院哈尔滨150001

极化转换在太赫兹调制领域具有重要的研究意义和应用价值。传统的极化转换器件存在尺寸大、集成度低、损耗高、带宽窄等诸多不足。该文提出一种对称“山”型超表面共振单元结构,可用于实现反射、透射极化转换器件的设计。其中反射型器... 详细信息

极化转换在太赫兹调制领域具有重要的研究意义和应用价值。传统的极化转换器件存在尺寸大、集成度低、损耗高、带宽窄等诸多不足。该文提出一种对称“山”型超表面共振单元结构,可用于实现反射、透射极化转换器件的设计。其中反射型器件实现了极高极化转换率的宽带线极化转换,透射型器件实现了相对带宽达135.5%的超宽带线极化转换。采用各向异性理论分析了反射型器件产生极化转换的机制,并基于多重干涉理论对共振结构阵列与金属背板构成的类F-P腔进行了计算,计算结果与仿真吻合较好。进一步使用正交线栅类F-P腔与共振结构阵列,构成透射型器件,并深入分析了共振单元结构不同部分对宽带极化转换的贡献,讨论了不同结构形成的极化转换频段间的耦合方式。研究结果为基于固定相位差的超宽带偏振极化转换器件的实现以及超表面类F-P腔应用提供了新的思路。

关键词：超表面极化转换各向异性多重干涉

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纳秒半导体激光器的时间抖动和触发同步特性

红外与激光工程 2020年第6期49卷 149-153页

作者：刘如军马成施卫惠兆宇杭玉桦西安理工大学应用物理系陕西省超快光电技术与太赫兹科学重点实验室陕西西安710048 苏州热工研究院有限公司江苏苏州215004

纳秒半导体激光器(LD)的时间抖动和多个LD并联触发的时间同步性是各类超快光电过程及应用中的重要参数。研究了纳秒脉冲LD(包括LD触发电路)的时间抖动特性以及2个LD的触发同步性。结果表明:纳秒LD(包括LD触发电路)的时间抖动与其驱动电... 详细信息

纳秒半导体激光器(LD)的时间抖动和多个LD并联触发的时间同步性是各类超快光电过程及应用中的重要参数。研究了纳秒脉冲LD(包括LD触发电路)的时间抖动特性以及2个LD的触发同步性。结果表明:纳秒LD(包括LD触发电路)的时间抖动与其驱动电路的驱动电压有关,均在亚纳秒量级范围。单只纳秒LD的时间抖动为72 ps,当1个LD驱动电路同时触发2个并联的纳秒LD时,每个纳秒LD的时间抖动增至约200 ps,2个并联纳秒LD的触发时间同步性近300 ps。

关键词：纳秒半导体激光器时间抖动触发同步