太赫兹成像系统的研究_向博

2013年第4期

空间电子技术

SPACE ELECTＲONIC TECHNOLOGY

太赫兹成像系统的研究①向博，王龙，孟洪福，窦文斌

（东南大学毫米波国家重点实验室，南京210096）

摘要：文章介绍了工作在375GHz的太赫兹成像系统，成像系统由3个透镜、返波管源、倍频器、戈莱盒、金属线栅和示波器等部分构成。并用硬币做了太赫兹反射成像实验以验证成像系统效果。太赫兹信号照射到硬币上，逐点扫描硬币，检测经反射的太赫兹信号，提取出其信号幅度。实验结果表明成像效果良好，并采用非线性频谱外推算法对原始图像进行处理，提高了图像可视性。

关键词：太赫兹成像；返波管；非线性频谱外推法

D O I：10．3969/j．issn．1674-7135．2013．04．015

0引言

太赫兹信号具有很强的穿透力，太赫兹成像技术广泛应用于材料检测、非破坏性测试、安全扫描和医疗领域等［1］。太赫兹成像技术主要包括时域光谱成像、层析成像、全息成像和连续波成像等［2 9］。时域光谱成像系统在电场的时域波形中提取反映样品信息的数据进行成像。大体可以分为两类：振幅成像，主要反映了样品的厚度和吸收特性；相位成像，主要反映了样品厚度及其折射率信息［10］。有很多论文研究时域成像，工作带宽高，成像分辨率较高，但是扫描时间较长。相对于时域光谱成像，连续太赫兹成像只检测电磁波透过样品或经样品反射后的强度信息，不具备提供相位信息的能力，但是，连续太赫兹成像系统具有较高的辐射功率、系统简单、价格低、成像速度较快、使用方便的特点。对于扫描物体比较大而又只需要检测缺陷或者透射性质，连续太赫兹成像具有明显的优势。文献［8］报道了该方法用于检测美国航空航天局（NASA）的绝缘层结构内部缺陷。连续太赫兹成像采用的波源主要有气体激光器［6］、耿氏振荡器［11］和返波管［4］等。采用返波管作为太赫兹波源具有体积小、结构紧凑、功率较大和调频范围大等优点。

文章介绍在连续太赫兹成像方面做的研究工作，成像系统的构建主要包括硬件组成、数据采集控制软件和图像数据处理。太赫兹信号照射到硬币上，逐点扫描硬币，检测经反射的太赫兹信号，提取出其信号幅度，得到了硬币太赫兹图像。实验结果表明成像效果良好，并采用灰度调整非线性频谱外推算法对原始图像进行处理，提高了图像可视性。

1成像实验系统

1．1成像原理

太赫兹成像基本原理是基于电磁波穿透目标物体后或经目标物体反射的强度分布，它能反映目标物体的介电特性的差别，包括损伤、干湿、表面形状和缺陷等造成的介电特性的差别。

1．2系统结构

连续太赫兹成像设置方案如图1（a）所示。毫米波波源采用Microtech Instruments公司设计的返波管（型号：QS2-1500），该返波管配上?2、?3、?6或?9的VDI公司设计的倍频器能产生连续可调频率覆盖范围为111GHz 1．5THz的单频点太赫兹波源，文章设计的验证实验采用三倍频器倍频输出375GHz的太赫兹。倍频器输出的太赫兹信号经对角喇叭辐射出高斯束，经透镜变换和汇聚照射到被成像目标物体上。由目标物体反射后的太赫兹信号经戈莱盒检测其幅度大小。透镜用聚四氟乙烯制成，焦距为60mm，F数为1；被成像物体目标放置在透镜2的焦点处，固定在二维扫描的装置上，如图1（a）所示。太赫兹波束被频率为23Hz的斩波器调

①收稿日期：2013-10-08。

基金项目：国家自然科学基金（编号：61101020）；高等学校博士学科点专项科研基金（编号：20110092120012）。

制，以便戈莱盒检测；二维步进电动平移扫描架设水平移动为x轴、垂直移动为y轴，平移轴的最小步进为0．025mm，重复定位精度为0．005mm，二维步进电动平移扫描架控制器通过ＲS232串口与计算机相连接，并由计算机命令实现xy面机械自动扫描；太赫兹接收机采用Microtech Instruments公司设计的戈莱盒，具有常温工作、高灵敏度、检波效率高和工作频段宽等优点。经实验对比，在同等功率太赫兹信号输入，戈莱盒比热释电检测器灵敏度高得多，输出的交流电压峰峰值大10倍之多，采用Agilent公司研发的示波器MSO6052A对戈莱盒输出的交流信号进行峰峰值采样，由于MSO6052A具有网络通信接口，故计算机能通过网络读取示波器的信号峰峰值。太赫兹信号入射到非绝对光滑的金属表面，反射的电磁波极性会发生改变，根据入射波和反射波的极化不同，利用金属线栅即可实现入射波和反射波信号分离。

实验场景如图1（b）所示。被成像物体悬挂在步进电动平移扫描架上在xy面进行s形来回逐点扫描，且计算机每点读取示波器的峰峰值。

（a）装置示意图

（b）实验场景

图1太赫兹成像系统1．3数据采集软件设计

太赫兹成像系统数据采集软件主要包括步进电动平移扫描架的控制和示波器数据读取两部分，软件设计采用Microsoft Visual Basic6．0。控制计算机用串口通信协议ＲS232实现对步进电动平移扫描架的控制。把计算机与示波器（型号：Agilent MSO6052A）用100M网络连接，根据NI公司开发的VISA（Virtual Instrument Software Architecture）协议进行二次应用开发即可从示波器读出交流信号的峰峰值。软件自动控制扫描架的移动并且在相对应的坐标获取信号峰峰值，从而实现整个成像系统的数据自动采集。

2实验结果

为了验证太赫兹反射成像系统，用硬币作为金属样品进行成像实验，放置于图1（a）所示的目标物体位置处。把硬币固定在电动平移扫描架上，硬币的光学照片如图2（a）所示。金属线栅与入射太赫兹信号电场极化方向垂直，因此入射电磁波能穿透金属线栅。太赫兹信号经过透镜2变换汇聚后照射到硬币上，经硬币反射且电磁波极化方向发生改变再次经过透镜2变换，反射波照射到金属线栅上，由于反射波极化方向与线栅同向，发生反射穿透透镜3汇聚到戈莱盒从而检测出太赫兹信号强度。

（a）光学照片

（b）375GHz的太赫兹照片

图2硬币照片

与图2（a）对应的太赫兹图像如图2（b）所示，五角硬币扫描范围为20mm?20mm，扫描步进为

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0．25mm。一元硬币扫描范围为30mm?30mm，扫描步进为0．5mm。相对于硬币上的字符，375GHz的太赫兹信号波长还是较长，因此硬币上较大的字符清晰可见，较小字符模糊。

由于太赫兹成像系统限制造成图像高频成分退化，若能有效地利用毫米波原始图像的信息，拓展出图像中被抑制的高频分量，降低噪声的影响，就能提高成像质量。2000年Greenspan H等人提出了非线性频谱外推算法［12］对图像进行处理。采用非线性频谱外推算法处理得到的太赫兹图像如图3所示。对比图2（b），非线性频谱外推算法处理后的图像对比度和图形轮廓有所提高。

图3非线性频谱外推算法图像

3结论

文章应用返波管、透镜、戈莱盒、金属线栅、示波器和步进电动平移扫描架等设备构建了一套连续太赫兹反射成像系统。运用VB6．0开发了一套成像自动采集处理软件。文中给出了太赫兹反射成像原理框图，并采用硬币作为成像目标物体进行了太赫兹成像实验，绘制了硬币太赫兹图像。用非线性频谱外推算法对原始图像进行了处理，提高了太赫兹图像的清晰度。

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作者简介：

向博1979年生，东南大学毫米波国家重点实验室电磁场与微波技术专业博士生，主要从事毫米波电路和太赫兹成像技术的研究。

王龙1988年生，东南大学毫米波国家重点实验室电磁场与微波技术专业博士生，主要从事衍射光学和太赫兹成像系统的研究。

孟洪福1981年生，东南大学毫米波国家重点实验室副教授，主要研究方向为毫米波理论与技术及天线理论与技术。

窦文斌1954年生，东南大学毫米波国家重点实验室教授，博导。研究领域包括微波毫米波雷达和通信系统中的射频模块与组件、毫米波准光技术、毫米波焦面阵成像、毫米波铁氧体器件、可控扫描天线、毫米波衍射器与散射器、毫米波二元衍射光学技术和毫米波测量等。（下转第119页）

2013年第4期向博，等：太赫兹成像系统的研究

Progress in Terahertz Spectrum Metrology and Terahertz Ｒadiometry

DENG Yu-qiang ，Sun Qing ，Yu Jing

（Optics Division ，National Institute of Metrology ，Beijing 100013，China ）

Abstract ：We introduce the metrology technique about terahertz spectrum and radiation ，and report the progress of spec-trum metrology and terahertz radiometry in National Institute of Metrology ，

China．We introduced an echo pulse calibration technique to realize on-line calibration of terahertz spectrometer．The uncertainty is improved with this online calibration technique．We made a high absorptance terahertz coating for terahertz radiometry．The power responsivity is traced to Nation-al Laser Power Standard．This progress is hopeful to promote the research on terahertz technique with providing necessary support to satisfy the demand of terahertz measurement．

Key words ：Terahertz metrology ；Terahertz spectrum ；檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹

Terahertz radiometry

（上接第67页）

Ｒesearch on THz Imaging System

XIANG Bo ，WANG Long ，MENG Hong-fu ，DOU Wen-bin

（State Key Laboratory of Millimeter Waves ，Southeast University ，Nanjing 210096，China ）

Abstract ：In the paper a THz imaging system is presented in detail by using three lenses as beam wave converter ，a backward wave oscillator （BWO ）and frequency multiplier as source ，a Golay Cell box as detector ，a polarizer as wave beam splitter ，an oscilloscope as data acquisition device and image processing methods．The incident THz wave is reflected by coins and the amplitude of reflection wave is detected．The Chinese coins are scanned the plane perpendicular to the THz wave in-cident direction with the ＇S＇type step-step movement．The experiment of Chinese coins shows that THz reflection imaging photo is good．The photo quality can be enhanced with nonlinear extrapolation in the frequency space．

Key words ：THz wave imaging ；Backward wave oscillator ；Nonlinear extrapolation in the frequency spa 檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹檹

（上接第70页）

Ｒeconfigurable Terahertz Polarization Converter Based on Graphene

WANG Shi-Long ，MENG Fan-Yi ，WU Qun

（Department of Microwave Engineering ，Harbin Institute of Technology ，Harbin 150000，China ）

Abstract ：A reconfigurable terahertz polarization converter based on graphene is presented in this paper．Its operation mechanism is deeply explained．The consitutive parameters of graphene are calculated and substituted into the simulation model in CST MW Studio．The whole structure of the polarization converter including the graphene is numerically simulted．Ｒesults show that the bias voltage on the graphene can used to effeciently change the polarization states of the transmitted waves from linear polarization to circular one．

Key words ：Teraherte ；Grahene ；Polarization converter ；Ｒeconfigurability

112013年第4期邓玉强，等：太赫兹光谱和功率计量研究进展

第四章太赫兹时域光谱

第四章太赫兹时域光谱电磁波谱技术作为人类认识世界的工具，扩展了人们观察世界的能力。人眼借助于可见光可以欣赏五颜六色的世界，利用红外变换光谱技术和拉曼光谱技术等可以了解分子的振动和转动等性质，利用X射线衍射技术可以了解物质的结构信息。而太赫兹光谱技术作为新兴的光谱技术能够与红外、拉曼光谱技术形成互补，甚至在某些方面能够发挥不可替代的作用，从而成为本世纪科学研究的热点领域。 4.1 太赫兹时域光谱技术的优势太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术是太赫兹光谱技术的典型代表，是一种新兴的、非常有效的相干探测技术。由于太赫兹辐射本身所具有的独特性质（可参见第1章1.3节），太赫兹时域光谱技术对应有如下一些特性：（1）THz -TDS系统对黑体辐射不敏感，在小于3太赫兹时信噪比可高达104，这要远远高于傅立叶变换红外光谱技术，而且其稳定性业比较好。（2）由于THz -TDS技术可以有效的探测材料在太赫兹波段的物理和化学信息，所以它可以用于进行定性的鉴别工作，同时它还是一种无损探测的方法。（3）利用THz -TDS技术可以方便、快捷的得到多种材料如电介质材料、半导体材料、气体分子、生物大分子（蛋白质、DNA等）以及超导材料等的振幅和相位信息。（4）在导电材料中，太赫兹辐射能够直接反映载流子的信息，THz -TDS的非接触性测量比基于Hall效应进行的测量更方便、有效。而且，THz -TDS技术已经在半导体和超导体材料的载流子测量和分析中发挥出了重要的作用。（5）由于太赫兹辐射的瞬态性，可以利用THz -TDS技术进行时间分辨的测量。另外，太赫兹-TDS技术还具有宽带宽、探测灵敏度高，以及能在室温下稳定工作等优点，所以它可以广泛地应用于样品的探测。 4.2 太赫兹时域光谱系统 THz -TDS系统可分为透射式、反射式、差分式、椭偏式等，其中最常见的为

太赫兹技术及其应用概述

太赫兹技术及其应用概述来源：互联网太赫兹技术（T-RAY）是指利用太赫兹波的技术,所谓的太赫兹科学，就是研究电滋波中的某一段，但这段电滋波能“看透”许多东西。100多年前，在红外天文学上人们曾提到太赫兹，但在科研和民用方面很少有人触及。在微波、可见光、红外等技术被广泛应用的情况下，太赫兹发展滞后的主要原因在于缺少探测器和发射源，直到近10几年，随着科研手段的提高，人们在这一领域的研究才有了较大发展。目前人类对太赫兹的研究已发展成为一个新的领域，研究太赫兹的单位也从20年前的3个发展到全世界的200多个。太赫兹波指的是频率在0.1THz~10.0THz范围的电磁波。它具有很多优异的性质，被美国评为“改变未来世界的十大技术”之一。太赫兹波谱学、太赫兹成像和太赫兹通信是当前研究的三大方向。在安全检查、无损探测、天体物理、生物、医学、大气物理、环境生态以及军事科学等诸多科学领域有着重要的应用。具有极高截止频率的肖特基二极管能够在室温下实现太赫兹波的混频、探测和倍频，是太赫兹核心技术之一；此外，在低损耗的衬底上实现太赫兹电路是太赫兹技术得以实现的基础。太赫兹波是频率范围在0.1T至10THz(波长在3mm至30um)的电磁频谱，它介于毫米波与远红外光之间，是至今人类尚未充分认知和利用的频谱资源，有望对通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、安全检查等领域带来深刻变革。太赫兹的独特性能给通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、无损检测、安全检查(生化物的检查)等领域带来了深远的影响。由于太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很高;又由于它的脉冲很短(皮秒量级)所以具有很高的时间分辨率。太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。同时，由于太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比更具有优势。另外，由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段，因此太赫兹在粮食选种，优良菌种的选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。太赫兹的应用仍然在不断的开发研究当中，其广袤的科学前景为世界所公认。经过近十几年来的研究，国际科技界公认，THz科学技术是一个非常重要的交叉前沿领域。由于THz的频率很高（波长比微波小1000陪以上），所以其空间分辨率很高。又由于

电磁波在信号中的传输

《电磁场电磁波》课程论文电磁波在信号传输中的应用姓名段一凡班级 BG1208 学号 121001260807 2015年 10月 9日电磁波在信号中的应用摘要本文主要介绍了电磁波的光谱和特性及作为载波在信号传

输的应用，分别有光纤通信，微波通信和波导通信等，介绍了电磁波的频段，电磁波与介质的相互作用，电磁波在不同介质中的传播特性。关键词电磁波1；光谱2；光纤3；通信4 Application of electromagnetic wave in signal Abstract the spectrum and characteristics of electromagnetic wave and its application in signal transmission are introduced. The optical fiber communication, microwave communication and waveguide communication are introduced. Keywords electromagnetic wave 1; spectrum 2; optical fiber 3; communication 4 目录一背景1 二定义1 三电磁波概述1 四电磁波普2 1电磁波普的定义2 2波普分类：2 五电磁波特性5 1电磁波特性5 2划分 :5

六光纤通信5 1光纤通信5 2光波特性6 3光纤原理及应用6 七微波通信6 1微波通信6 2微波波长7 3频带的划分7 4微波特征7 1）穿透性7 2）选择性加热7 3）热惯性小8 5微波原理8 八波导通信8 1波导历史8 2波导定义9 3毫米波9 4调制方式9 九电磁波在信号中传输的应用9 1背景电磁波首先由詹姆斯·麦克斯韦于1865年预测出来，而后由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年至1888年间在实验中证实存在。麦克斯

太赫兹波文献综述

太赫兹波技术摘要：太赫兹波是一个非常有科学价值但尚未被完令认识和利用的电磁辐射区域，它在成像、医学诊断、信息通信、空问、天文学乃至军事等领域都有着广阔的应用前景。本文从总体上介绍了太赫兹波的独特性质、臆用领域，阐述了太赫兹波的产生、太赫兹波探测的机理和方法，并简单讨论了太赫兹技术的发展前景：被誉为21世纪影响人类未来的十大技术之一的太赫兹波科学技术，将会在未来的数年问逐渐成熟并得到广泛的应用。引言太赫兹渡(又称THz波、T射线)通常足指频率在0．1—10THz范围内的电磁辐射，在电磁波谱上位于微波和红外线之间。THz频段是一个非常有科学价值但尚未被完全认识和利用的最后一个电磁辐射区域。许多年来，由于缺乏切实可行的THz 波产生方法和检测手段，人们对THz波段的特性知之甚少，以致于该波段被称为电磁波谱中的“THz空隙”。正文 1太赫兹波的独特性质太赫兹波的频率范围处于电子学与光子学的交叉蔓域。在长波方向，它与毫米波有重叠；在短波方向，它与红外线有重叠。在频域上，太赫兹处于宏观经典理论向微观量子理沦的过渡区。 ①THz脉冲的典型脉宽在亚皮秒量级，不但可以方便地对各种材料(包括液体、半导体、超导体、生物样品等)进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究，而日．通过取样测量技术，能够有效地抑制背景辐射噪音的干扰，得到具有很高信噪比(大于)太赫兹电磁波时域谱，并且具有对黑体辐射或者热背景不敏感的优点； ②THz脉冲通常只包含若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖从GHz 至几十THz的范围，便于在大范围里分析物质的光谱性质； ③THz波的光子能量较低，1’r比频率处的光子能量大约只有4 nlV，比x射线的光子能量弱10 7～108倍。因此THz波不会对生物组织产生导致电离和破坏的有害光，特别适合于对生物组织进行活体检查”“l。THz光子能量约为可见光，用THz 做信息载体比用可见光和近巾红外光能量效率高得多； ④THz波是具有量子特性的电磁波，具有类似微波的穿透能力，同时又具有类似

【开题报告】电磁波在左手材料中的传输特性

开题报告应用物理电磁波在左手材料中的传输特性一、选题的背景与意义近几十年来，物理学在先进材料领域的研究发展取得了巨大的不可思议的令人欢庆鼓舞的成就，如果在几十年前你很难想象哈利波特里才有的隐形衣材料在理论上已经发展成熟并且实验室里已经能初步有了实物雏形。这就是在近十年间横空出世掀起研究狂潮的一种具有不可思议性能的人工复合材料，俗称左手材料。左手材料的研究要追溯到上世纪60年代前苏联科学家的假想。物理学中，介电常数ε和磁导率μ是描述均匀媒质中电磁场性质的最基本的两个物理量。在已知的物质世界中，对于电介质而言，介电常数ε和磁导率μ都为正值，电场、磁场和波矢三者构成右手关系,这样的物质被称为右手材料(right-handed materials,RHM)。这种右手规则一直以来被认为是物质世界的常规，但这一常规却在上世纪60年代开始遭遇颠覆性的挑战。1967年，前苏联物理学家Veselago在前苏联一个学术刊物上发表了一篇论文，首次报道了他在理论研究中对物质电磁学性质的新发现，即：当ε和μ都为负值时，电场、磁场和波矢之间构成左手关系。他称这种假想的物质为左手材料(left-handed materials,LHM)，同时指出，电磁波在左手材料中的行为与在右手材料中相反，比如光的负折射、负的切连科夫效应、反多普勒效应等等。然而左手材料的研究发展并不一帆风顺。在这一具有颠覆性的概念被提出后的三十年里，尽管它有很多新奇的性质，但由于只是停留在理论上，而在自然界中并未发现实际的左手材料，所以，这一怪诞的假设并没有立刻被人接受，而是处于几乎无人理睬的境地，直到时光将近本世纪时才开始出现转机。直至 1998~1999年英国科学家Pendry等人提出了一种巧妙的设计结构可以实现负的介电系数与负的磁导率，从此以后，人们开始对这种材料投入了越来越多的兴趣。2001年的突破，使左手材料的研究在世界上渐渐呈现旋风之势。 2001年，美国加州大学San Diego分校的David Smith等物理学家根据Pendry等人的建议，利用以铜为主的复合材料首次制造出在微波波段具有负介电常数、负磁导率的物质，他们使一束微波射入铜环和铜线构成的人工介质，微波

射电天文及太赫兹技术的应用与发展

射电天文及太赫兹技术的应用与发展目录： 1. 射电天文学的介绍； 2. 太赫兹波段的特点； 3. 太赫兹科学技术与应用发展； 4. 高度灵敏探测技术和超导技术的发展； 5. SMA及ALMA计划，后端频谱处理技术，南极天文台太赫兹望远镜计划介绍。摘要：射电天文学理论认为由于地球大气的阻拦，从天体来的无线电波只有波长约1毫米到30米左右的才能到达地面，绝大部分的射电天文研究都是在这个波段内进行的。射电天文学以无线电接收技术为观测手段，观测的对象遍及所有天体：从近处的太阳系天体到银河系中的各种对象，直到极其遥远的银河系以外的目标。在宇宙中，大量的物质在发出THz电磁波。炭（C）、水（H2O）、一氧化碳（CO）、氮（N2）、氧（O2）等大量的分子可以在THz频段进行探测。而这些物质在应用THz 技术以前一部分根本无法探测而另一部分只能在海拔很高或者月球表面才可以探测到。关键词：射电天文太赫兹超导正文：一：射电天文：对于研究射电天体来说，测到它的无线电波只是一个最基本的要求。人们还可以应用颇为简单的原理，制造出射电频谱仪和射电偏振计，用以测量天体的射电频谱和偏振。研究射电天体的进一步的要求是精测它的位置和描绘它的图像。一般说来，只有把射电天体的位置测准到几角秒，才能够较好地在光学照片上认出它所对应的天体，从而深入了解它的性质。为此，就必须把射电望远镜造得很大，比如说，大到好几公里。这必然会带来机械制造上很大的困难。因此，人们曾认为射电天文在测位和成像上难以与光学天文相比。可是，五十年代以后，射电望远镜的发展，特别是射电干涉仪（由两面射电望远镜放在一定距离上组成的系统）的发展，使测量射电天体位置的精度稳步提高。五十年代到六十年代前期，在英国剑桥，利用许多具射电干涉仪构成了“综合孔径”，系统，并且用这种系统首次有效地描绘了天体的精细射电图像。接着，荷兰、美国、澳大利亚等国也相继发展了这种设备。到七十年代后期，工作在短厘米波段的综合孔径系统所取得的天体射电图像细节精度已达2″，可与地面上的光学望远镜拍摄的照片媲美。射电干涉仪的应用还导致了六十年代末甚长基线干涉仪的发明。这种干涉仪的两面射电望远镜之间，距离长达几千公里，乃至上万公里。用它测量射电天体的位置，已能达到千分之几角秒的精度。七十年代中，在美国完成了多具甚长基线干涉仪的组合观测，不断取得重要的结果。

_电容屏的军事需求与国内外的研制状况

电容屏的军事需求与国内外的研制状况俞红伟1 高丽雯2 王春锋2 （南京中电熊猫电子产业集团1.南京华日液晶显示技术有限公司；2.南京华睿川电子科技有限公司，江苏南京 21 0000）摘要：文章通过对国内、外触摸屏的现状研究，说明了其在军事指控系统中的简明、迅捷优势，重点介绍了电容式触摸屏（表面电容式、玻璃和膜投射电容式）的结构及工作原理，以充分表明电容触摸屏在军事运用上的研究方向和实用意义。关键词：电容触摸屏；投射式电容屏；触摸屏技术中图分类号：TN141 文献标识码：A 文章编号：1009-2374 （2012）03-0046-04 最早的触摸屏技术起源于国外军方，当时的单兵智能化武器发展较快，需要一种方便的瞄准调节器，于是诞生了早期的压力触摸屏技术，让士兵可以用手指在屏上触动来调节瞄准显示器中视野内的准星十字坐标。这项技术的创始人是军方研究所一位不知名的研究员，他恐怕并没有意识到自己所做的事情对于现代信息技术的影响。20世纪70年代，美国军方首次将触摸屏技术应用于军事用途。此后，该项技术逐渐走向民用，一些世界顶尖研究机构的介入，使得新型技术和产品不断涌现，其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流的优点也日益得到大众的认同。由于极大地方便了人们对计算机的操作使用，因此自民用开始，触摸屏技术就被业界认为是一种极富发展潜力的交互式输入技术。一、军事需求（一）国际现状 IPhone采用小尺寸投射电容式触摸技术，其绝佳的光学特性与多点触摸功能掀起一阵风潮，成为近年来最受瞩目的触摸技术。逐步应用于日常生活各个领域，其中不仅包括面向行业领域的电子政务、银行、医院、电力等部门的业务查询，也包括面向家庭和个人用户的电子游戏机、通信设备、信息家电、掌上电脑等产品的应用。在服务业、公用信息查询系统、教育训练，工业种微带线的色散曲线斜率都急剧增高。在谐振频率之后，两者等效相对介电常数随着频率缓慢增加，且斜率越来越小，最终两者色散特性趋于一致。对于x轴向磁化铁氧体微带而言，这说明，在谐振频率前，高磁饱和强度的铁氧体微带线更适合做大范围移相的移相器。五、结语与全波分析法相比，谱域导抗法省略了繁琐的场分量推导及波解析式求解，能大大简化格林函数的推导过程，提高了谱域计算的效率。对于铁氧体微带线移相器的设计，应先根据移相器的工作频率选择合适的外加偏置磁场，磁饱和强度较高的铁氧体微带线在低于谐振频率时具有更明显的色散。参考文献 [1] T itoh RMittra.Spectral-Domainapproachforcalculatingthe- dispersioncharacteristicsofmicrostriplines[J].IEEETrans.on MTT.1973.MTT-21（7）. [2] Y.ChenandB.Beker.Analysis of single and coupled microstrip lines on anisotropics ubstrate susing differential matrix operator and spectral-domain method[J]. IEEETrans.on MTT.1993. MTT-41（1）. [3] 方大纲．电磁理论中的谱域方法[M]．合肥，安徽教育出版社，1995． [4] 廖承恩．微波技术基础[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2004．作者简介：李凯（1985-），男，湖北黄冈人，江南机电设计研究所助理工程师，硕士，研究方向：电磁场与微波技术。（责任编辑：赵秀娟） DOI:10.13535/https://www.360docs.net/doc/371110183.html,ki.11-4406/n.2012.03.054

浅谈太赫兹科学与技术

浅谈太赫兹科学与技术人类对太赫兹(THz)辐射的认识可以追溯到20世纪初天体物理学家开始进行红外天文学的研究,远处天体上的简单分子如一氧化碳等的振动和转动特征光谱会在太赫兹波段上留下印迹。时至今日, 红外天文学仍是天体物理研究的一个热点领域。但是直到过去的二十年时间里, 伴随着更大功率的太赫兹辐射源和更加灵敏的探测装置的发展, 太赫兹研究才得以快速的发展。太赫兹辐射可定义为0.1~10太赫波段的电磁波振荡。太赫兹波段在电磁波谱上处在红外辐射和微波之间, 比太赫兹频率更高的红外波段以及更低的微波波段分别属于已经发展得非常成熟的光学和电子学的研究范畴。相比较而言, 材料在太赫兹波段的性质则尚未被深入研究人们对太赫兹波段的认识首先得益于过去二十年中超快光电子学的发展。从1980年代利用飞秒激光脉冲在半导体表面实现太赫兹脉冲的发射和探测开始, 物理学家在发展和使用太赫兹技术方面已经取得了很多研究成果。例如, 发明太赫兹量子级联激光器, 利用太赫兹技术检测飞摩尔含量的无标记DNA单碱基对的差异, 研究多粒子电荷体系与太赫兹光谱相互作用, 利用太赫兹技术对航天飞机隔热材料的无损探伤和近场的太赫兹显微技术等。太赫兹技术正从实验室走向实际应用太赫兹辐射光源及探测技术制约太赫兹科学发展的主要因素是缺乏高功率并可在室温下稳定工作的太赫兹辐射源。当今高速电子学和激光科学的发展提供了一系列已有的和有潜力的太赫兹光源。这些太赫兹光源可以被分为非相于的热辐射源、宽波段太赫兹脉冲和窄波段的连续波太赫兹辐射。热辐射太赫兹源自然界中存在着丰富的太赫兹辐射, 比如宇宙大爆炸背景辐射的一半能量集中在太赫兹波段, 室温物体热辐射的峰值频率则处于6太赫左右。实际应用中使用的非相干的太赫兹热辐射源利用太赫兹波段的黑体辐射作为太赫兹光源。这一光源通常与红外傅里叶变换光谱仪(FTIR)配合使用,FTIR是化学研究中最常见的用来研究分子共振的手段之一, 其优越性是具有很宽的光谱波段, 可以用来研究材料从太赫兹到近红外波段的光谱性质在FTIR的实验中, 宽波段的辐射源通常由电弧灯或加热的SIC棒担任, 样品被置于一个光学干涉仪系统中, 通过改变干涉仪的一个臂的行程, 并利用一个直接的强度测量装置, 如液氦冷却的热辐射测量仪(bololleter)来测量于涉信号。FTIR系统的缺点是其有限的光谱分辨率和在低频(小于3太赫)较低的灵敏度。

太赫兹简介及特点和应用

太赫兹简介及特点和应用嘉兆科技 THz波（太赫兹波）或成为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。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研究领域的开拓者之一，美国著名学者张希成博士称：“Next ray，T-Ray ！” 目前国内已经有多家研究机构开展太赫兹领域的相关研究，其中首都师范大学，是入手较早，投入较大的一家，并且在毒品和炸药太赫兹光谱、成像和识别方面，利用太赫兹对非极性航天材料内部缺陷进行无损检测方面做出了许多开拓性的工作，同时由于太赫兹射线在安全检查方面的独特优势，首都师范大学太赫兹实验室正集中力量研发能够用于实景测试的安检原型设备。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。

无线电波的传播特性

无线电波的传播特性 1、无线电波的传播特性及信号分析甚低频VLF 3-30KHz 超长波1KKm-100Km 空间波为主海岸潜艇通信;远距离通信;超远距离导航低频LF 30-300KHz 长波10Km-1Km 地波为主越洋通信;中距离通信;地下岩层通信;远距离导航中频MF 0.3-3MHz 中波1Km-100m 地波与天波船用通信;业余无线电通信;移动通信;中距离导航高频HF 3-30MHz 短波100m-10m 天波与地波远距离短波通信;国际定点通信甚高频VHF 30-300MHz 米波10m-1m 空间波电离层散射（30-60MHz）;流星余迹通信;人造电离层通信（30-144MHz）;对空间飞行体通信;移动通信超高频UHF 0.3-3GHz 分米波1m-0.1m 空间波小容量微波中继通信;（352-420MHz）;对流层散射通信（700-10000MHz）;中容量微波通信（1700-2400MHz）特高频SHF 3-30GHz 厘米波10cm-1cm 空间波大容量微波中继通信（3600-4200MHz）;大容量微波中继通信（5850-8500MHz）;数字通信;卫星通信;国际海事卫星通信（1500-1600MHz） ELF 极低频3~30Hz SLF 超低频30~300Hz ULF 特低频 300~3000Hz VLF 甚低频3~30kHz LF 低频30~300kHz 中波，长波 MF 中频300~3000kHz 100m~1000m 中波 AM广播 HF 高频 3~30MHz 10~100m 短波短波广播 VHF 甚高频 30~300MHz 1~10m 米波FM广播 UHF 特高频 300~3000MHz 0.1~1m 分米波 SHF 超高频3~30GHz 1cm~10cm 厘米波 EHF 极高频30~300GHz 1mm~1cm 毫米波无线电波按传播途径可分为以下四种：天波—由空间电离层反射而传播；地波—沿地球表面传播；直射波—由发射台到接收台直线传播；地面反射波—经地面反射而传播。无线电波离开天线后，既在媒介质中传播，也沿各种媒介质的交界面（如地面）传播，具有一定的规律性，但对它产生影响的因素却很多。无线电波在传播中的主要特性如下：（1）直线传播均匀媒介质（如空气）中，电波沿直线传播。（2）反射与折射电波由一种媒介质传导另一种媒介质时，在两种介质的分界面上，传播方向要发生变化。由第一种介质射向第二中介质，在分界面上出现两种现象。一种是射线返回第一种介质，叫做反射；另一种现象是射线进入第二种介质，但方向发生了偏折，叫做折射。一般情况下反射和折射是同时发生的。入射角等于反射角，但不一定等于折射角。反射和折射给测向准确性带来很大的不良影响；反射严重是，测向设备误指反射体，给干扰查找造成极大困难。（3）绕射电波在传播途中，有力图绕过难以穿透的障碍物的能力。绕射能力的强弱与电波的频率有关，又和障碍物大小有关。频率越低的电波，绕射能力越弱；障碍物越大，绕射越困难。工作于80米（375MHZ）波段的电波，绕射能力是较强的，除陡峭高山（相对高度在200米以上）外，一般丘陵均可逾越。2米波段的电波绕射能力就很差了，一座楼房，或一个小山丘，都可能使信号难以绕过去。（4）干涉直射波与地面反射波或其它物体的反射波在某处相遇时，测向收到的信号为两个电波合成后的信号，其信号强度有可能增强（两个信号跌叠加）也可能减弱（两个信号相互抵消）。这种现象称为波的干涉。产生干涉的结果，使得测向机在某些接收点收到的信号强，而某些接收点收到的信号弱，甚至收不到信号，给判断干扰信号距离造成错觉。天线发射到空间的电波的能量是一定的，随着传播距离的增大，不仅在传播途中能量要损耗，而且能量的分布也越来越广，单位面积上获得的能量越来越小。反之，

太赫兹技术各种应用

太赫兹技术各种应用 “Terahcrtz”一词是弗莱明（Fletning）于1974年首次提出的，用来描述迈克尔逊干涉仪的光谱线频率范围。太赫兹频段是指频率从十分之几到十几太赫兹，介于毫米波与红外光之间相当宽范围的电磁辐射区域，THz波又被称为T-射线，在频域上处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，在电子学向光子学的过渡区域，长期以来由于缺乏有效的THz辐射产生和检测方法，对于该波段的了解有限，使得THz成为电磁波谱中最后一个未被全面研究的频率窗口，被称为电磁波谱中的“太赫兹空隙（THzGap）” THz波具有很多独特的性质，从频谱上看，THz辐射在电磁波谱中介于微波与红外辐射之间；在电子学领域，THz辐射被称为毫米波或亚毫米波；在光学领域，它又被称为远红外射线，从能量上看，THz波段的能量介于电子和光子之间。THz的特殊电磁波谱位置赋予它很多优越的特性，有非常重要的学术价值和应用价值，得到了全世界各国研究人员的极大关注，美国、欧洲和日本尤为重视。2004年美国技术评论（TechonlogyReview）评选“改变未来世界十大技术”时，将THz技术作为其中的紧迫技术之一。2005年日本政府公布了国家10大支柱技术发展战略规划，THz位列首位。一、THz波的特性 THz波的频率范围处于电子学与光子学的交叉区域.在长波方向，它与毫米波有重叠；在短波方向，它与红外线有重叠；在频域上，THz处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区。由于其所处的特殊位置，THz波表现出一系列不同于其他电磁辐射的特殊性质： 1、THz脉冲的典型脉宽在亚皮秒量级，不但可以方便地对各种材料进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究，而且通过取样测量技术能够有效地抑制背景辐射噪音的干扰，得到具有很高信噪比（大于）THz电磁波时域谱，并且具有对黑体辐射或者热背景不敏感的优点； 2、THz脉冲通常只包含若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖从CHz至几十THz的范围，便于在大范围里分析物质的光谱性质； 3、THz波的相干性源于其产生机制，它是由相干电流驱动的偶极子振荡产生，或是由相干的激光脉冲通过非线性光学差频效应产生。THz波的时域光谱技术（THz-TDS）直接测量THz波的时域电场，通过傅立叶变换给出THz波的振幅和相位。因此，无需使用Kramers-Kronig 色散关系，就可以提供介电常数的实部和虚部。这使测得的与THz波相互作用的介质折射率和吸收系数变得更精确； 4、THz波的光子能量较低，1THz频率处的光子能量大约只有4mV https://www.360docs.net/doc/371110183.html, 光子能量，比X射线的光子能量弱107--108倍。因此，THz波不会对生物组织产生导致电离和破坏的有害光，特别适合于对生物组织进行活体检查； 5、THz光子能量约为可见光，用THz做信息载体比用可见光和近中红外光能量效率高得多；

SrTiO3薄膜在太赫兹范围内的介电可调性

附录3：本科生毕业设计（论文）参考文献译文本译文出处：P. Ku?el,a F. Kadlec, and H. Němec Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Na Slovance 2, 182 21 Prague 8,Czech Republic R. Ott, E. Hollmann, and N. Klein Forschungszentrum Jülich GmbH, cni—Center of Nanoelectronics and Information Technology, D 52425 Jülich, Germany Received 30 June 2005; accepted 1 February 2006; published online 6 March 2006 院系____光学与电子信息学院____ 专业班级____光电1103______________ 姓名________刘璞_______________ 学号____U201013409_____________ 指导教师_____凌福日________________ 2015年4月

译文评阅导师评语应根据学校“译文要求”，对学生译文翻译的准确性、翻译数量以及译文的文字表述情况等做具体的评价后，再评分。评分：___________________（百分制）指导教师（签名）：___________________ 年月日

SrTiO3薄膜在太赫兹范围内的介电可调性摘要：我们已经开发了一种梳状的电极结构用于将静态电场施加到铁电薄膜，使几乎所有的垂直偏振的太赫兹波能够传输。这种方法已被用于确定一种钛酸锶薄膜在蓝宝石衬底上的太赫兹时域光谱和其在2THz电场下的复介电常数。我们已经验证了在300GHz室温下施加100kv∕cm的电场会诱导薄膜介电常数产生10%左右的变化。观察1MHz到500GHZ之间的无介电色散，磁场诱导的变化归因于软模硬化。正文：电介质压控薄膜结构的调查研究对于发展高频率捷变微波和子太赫兹集成设备是非常重要的。例如移相器，可调滤波器，电压调谐振荡器，振幅和相位调制器。特别是介电常数高达太赫兹范围的铁电材料，具有通过温度或外部的低频电场对它进行调整的可能性。薄铁电薄膜由于低调谐偏压可调谐的应用，潜在的低生产成本，高积而变的特别有吸引力。特别是，因为毫米波频率半导体变容二极管非常容易损坏从而使得铁电薄膜成为一种具有竞争力的替代方案，并且对用于微波器件的可调谐铁电材料的审查已于日前公布。钛酸锶（STO)是一种初期的铁电材料。这意味着，一方面，它的电介质的行为完全由软模式动力学控制，并且在另一方面由于量子波动它保持顺电下降到最低温度。这些制备高品质薄膜的可能性使钛酸锶铁电材料成为应用在可调微波组件的选择。在室温下增加微波范围内的可调性可以通过化学中锶原子由钡的取代（钡- 锶- 钛酸盐固溶体）或者选择一个适合外延薄膜生长的衬底从而产生拉伸应变。这段文字说明了室温下由电场引起的钛酸锶铁薄膜的介电常数从兆赫兹到太赫兹的频率范围上发生变化。采用脉冲激光沉积在Ceo缓冲蓝宝石衬底上制备STO薄膜样品。卢瑟福背散射和X射线分析表明313 nm厚度下误差控制在5%以内，较高的取向度以及0.3911nm的晶格常数从散装值偏离小于0.1％。通过标准的光刻和离子束的20 nm厚的钛/ 300 nm厚的金薄膜的直流磁控溅射在STO薄膜蚀刻制备的金电极。该梳状电容结构的大小为44毫米，由5米宽的黄金线由15米宽的间隙隔开。频率在1MHz的调谐行为取决于由阻抗谱得出的叉指结构电容测量出的直流偏置电压，结果似乎是，通过观察发现随着电压的电容发生的相对变化等于介电常数的相对变化。在太赫兹时域实验中，我们使用了多通道功放钛宝石作为飞秒激光源。通过光整流在1mm 厚的ZnT e单晶上生成太赫兹探测脉冲。光电二极管发出的差分信号发送到一个与适当选择

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大众科技杂志社联系方式编辑部投稿邮箱zclw011@https://www.360docs.net/doc/371110183.html, 大众科技学术论文辅导协助发表，请联系大众科技论文网。大众科技论文来稿要求内容健康、立题新颖、论述清晰、格式规范、资料可靠、具有较强说服力和指导性，引用资料要给出参考文献。文稿一般不超过3000字。基础科学类论文投稿邮箱：zclw011@https://www.360docs.net/doc/371110183.html, 《大众科技》杂志是由广西科学技术厅主管、中国科技开发院广西分院主办的省级科技刊物,全国公开发行,融知识性、理论性、指导性、权威性及可读性为一体。国际标准刊号为:ISSN1008－1151,国内统一刊号为:CN45-1235/N,邮发代号:48-94，本刊创办于1999年，大16开本，半月刊，内文200P定价10元。欢迎广大新老作者踊跃投稿，来稿题材、内容不限,篇幅在4000-6000字为宜。作品要求论点鲜明、论据充分、文字精炼、数据可靠。来稿文责自负,严禁抄袭。并请务必注明作者姓名、地址、电话、单位、职务等。来稿一律不退,请自留底稿。主要栏目：科技视野、经济纵横、经营与管理、资产与财务、网络与安全、改革与发展、电子与通信、技术与应用、交通与能源、人力资源开发、职教与培训、医药与化工等。刊名：大众科技 Popular Science & Technology 主办：中国科技开发院广西学院周期：月刊出版地：广西壮族自治区南宁市语种：中文; 开本：大16开 ISSN：1008-1151 CN：45-1235/N 邮发代号：48-94 历史沿革：现用刊名：大众科技创刊时间：1999 大众科技咨询QQ:1372037949 大众科技辅导发表：吴老师大众科技采编网址：大众科技投稿邮箱：zclw011@https://www.360docs.net/doc/371110183.html, （稿件在3天内必回复）

太赫兹波的特点

太赫兹波的特点 ?（1）高透射性：太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性，可对不透明物体进行透视成像，是X 射线成像和超声波成像技术的有效互补，可用于安检或质检过程中的无损检测。（2）低能量性：太赫兹光子能量为4.1meV（毫电子伏特），只是X 射线光子能量的108 分之一。太赫兹辐射不会导致光致电离而破坏被检物质，非常适用于针对人体或其他生物样品的活体检查。进而能方便地提取样品的折射率和吸收系数等信息。（3）吸水性：水对太赫兹辐射有极强的吸收性，因为肿瘤组织中水分含量与正常组织明显不同，所以可通过分析组织中的水分含量来确定肿瘤的位置。（4）瞬态性：太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒数量级，可以方便地对各种材料包括液体、气体、半导体、高温超导体、铁磁体等进行时间分辨光谱的研究，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。（5）相干性：太赫兹的相干性源于其相干产生机制。太赫兹相干测量技术能够直接测量电场的振幅和相位，从而方便地提取样品的折射率、吸收系数、消光系数、介电常数等光学参数。（6）指纹光谱：太赫兹波段包含了丰富的物理和化学信息。大多数极性分子和生物大分子的振动和转能级跃迁都处在太赫兹波段，所以根据这些指纹谱，太赫兹光谱成像技术能够分辨物体的形貌，分析物体的物理化学性质，为缉毒、反恐、排爆等提供相关的理论依据和探测技术。太赫兹波的产生 ?（1）通过FTIR（Fourier Transform Infrared Spectrometer）使用热辐射源产生，如汞灯和SiC棒；（2）是通过非线性光混频产生；（3）是通过电子振荡辐射产生，如反波管、耿式振荡器及肖特基二极管产生；（4）是通过气体激光器、半导体激光器、自由电子激光器等THz激光器直接产生。目前产生THz脉冲常用的方法有光导天线法、光整流法、THz参量振荡器法、空气等离子体法等，其中空气等离子体能产生相对较高强度的THz波而备受关注，此外，还可以用半导体表面产生THz波。太赫兹波的研究现状 ?太赫兹波现象其实早已为人们所发现，然而早期因缺乏有效的太赫兹波产生和探测技术，使得相关研究进展极其缓慢[2]。进入20世纪80年代后，激光技术的迅速发展为研究有效太赫兹波的产生和探测技术孕育了基础。据文献报道，1983年 D.H.Anston[3]首次利用光学技术，通过超短激光脉冲激发光电导天线产生了相干脉冲宽带THz辐射。鉴于D.H.Auston做出的巨大贡献，光导天线后来常被称为“Auston switeh”。紧接着，D.Grischkowsky和D.H.Auston等又开发出了基于超短激光脉冲激发光电导天线的THz时域光谱探测技术。这种基于基于超短激光脉冲激发光电导天线的太赫兹波产生和探测技术至今仍然是实验设备应用的主流。1990-1992年，X.C.zhang和D.H.Auston[4]等又提出了原理上完全不同的太赫兹波产生与探测方法一基于瞬态电光取样及其逆过程的THz产生与探测技术。至此，太赫兹波的产生与探测技术虽然还不成熟，但已经能够用于相关仪器的制造与生产，为科研人员研究太赫兹波与物质相互作用提供了必备的实验手段。太赫兹科学和技术有极大的应用潜力，但目前还受太赫兹辐射源的限制，比如：产生的太赫兹辐射强度不高、带宽不够宽、能量转化效率低等因素，所以太赫兹领域的发展还需更大的努力。

11.5 电磁波传播特性

实验11.5 电磁波传播特性 Part 1 电磁波参量的测量一、实验目的 1. 研究电磁波在良导体表面的反射。 2. 利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，确定电磁波的相位常数K 和波速v 。二、实验仪器（1）三厘米固态信号发生器1台；（2）电磁波综合测试仪1套；（3）反射板（金属板）2块；（4）半透射板（玻璃板）1块。三、实验原理和方法 1. 自由空间电磁波参量的测量当两束等幅，同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内沿相同或相反方向传播时，由于相位不同发生干涉现象，在传播路程上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间中电磁波波长λ值，再由 2K v f K πλλω=?? ==? 得到电磁波的主要参数K 和v 等。电磁波参量测试原理如图1所示，P T 和P R 分别表示发射和接收喇叭天线，A 和B 分别表示固定和可移动的金属反射板，C 表示半透射板（有机玻璃板）。由P T 发射平面电磁波，在平面波前进的方向上放置成45°角的半透射板，由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向A 板方向传播，另一束向B 板方向传播。由于A 和B 为金属全反射板，两列波就再次返回到半透射板并达到接收喇叭天线P R 处。于是P R 收到两束同频率，振动方向一致的两个波。如果这两个波的相位差为π的偶数倍，则干涉加强；如果相位差为π的奇数倍，则干涉减弱。

移动反射板B ，当P R 的表头指示从一次极小变到又一次极小时，则反射板B 就移动了λ/2的距离，由这个距离就可以求得平面波的波长。设入射波为垂直极化波 0j i E E e φ-= 当入射波以入射角θ1向介质板C 斜入射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波t E 。设C 板的反射系数为R ，T 0为由空气进入介质板的折射系数，T c 为由介质板进入空气的折射系数。固定板A 和可移动板B 都是金属板，反射系数均为-1。在一次近似的条件下，接收喇叭天线P R 处的相干波分别为 12100200j r c j r c E RT T E e E RT T E e φφ--=-=- 这里 ()()()1131 223132 K l l KL K l l K l l L KL φφ=+==+=++?= 其中，ΔL =|L 2-L 1|为B 板移动距离，而1r E 与2r E 传播的路程差为2ΔL 。由于1r E 与2r E 的相位差为21=2K L φφφ?-=?，因此，当2ΔL 满足 ()20,1,2, L n n λ?== 1r E 与2r E 同相相加，接收指示为最大。当2ΔL 时满足图1 电磁波参量测试原理图