深圳大学学报理工版 /oa 基于电子学的太赫兹辐射源&nbsp; /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902001 随着太赫兹科学与技术的发展,太赫兹辐射源研究受到越来越广泛的重视.本文对近年来常见的基于电子学的太赫兹辐射源进行综述,包括基于新型慢波结构真空电子器件的仿真设计与实验结果、基于电子回旋谐振脉塞的太赫兹辐射源和基于史密斯-帕塞尔效应的太赫兹辐射源的国内外研究近况,以及基于类等离子体光子晶体的太赫兹辐射源和固态太赫兹辐射源.对太赫兹辐射源在无线通信、成像探测、光谱探测和生物医学等方面的应用进行了展望. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 111 127 16594777 宫玉彬,周庆,田瀚文,唐靖超,王凯程,张雅鑫,张波,刘頔威 0.24 THz带状注行波放大管交错栅慢波结构研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902002 大功率和宽频带是太赫兹放大器追求的两个核心指标,基于交错栅慢波结构的带状注行波管兼具两者,是一种非常有竞争力的太赫兹放大器.研究交错栅慢波结构的色散特性、耦合阻抗特性、传输反射特性以及注波互作用特性,通过优化结构参数以及引入介质衰减器,实现该管宽频带内的大功率稳定输出.仿真结果表明,该管在220~260 GHz的输出功率可达105 W以上.所做工作为研究宽频带和大功率太赫兹放大管奠定良好基础. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 128 134 3448027 舒国响<sup>1</sup>,曹利红<sup>2</sup>,熊浩<sup>2</sup>,陈乐<sup>2</sup>,范姝婷<sup>2</sup>,何文龙<sup>1</sup>,钱正芳<sup>2</sup> 0.5 THz返波管电子光学系统设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902003 电子光学系统是真空电子器件的重要组成部分,主要包括电子枪、聚焦系统和收集极.电子光学系统的电子注聚焦和传输特性对器件性能指标至关重要,直接影响器件的输出功率、增益和带宽等特性.本研究设计0.5 THz返波管电子光学系统,详细阐述电子枪和均匀永磁聚焦磁场的设计过程.根据返波管高频结构PIC(particle-in-cell)热腔模拟计算结果,设计符合电流发射要求且束流品质良好的电子枪,并结合理论分析,设计与之匹配的均匀永磁聚焦磁场.该电子光学系统主要工作和尺寸参数为:工作电压为23 kV时,阴极发射电流大于100 mA,电子通道的长度和直径分别为26 mm和0.2 mm. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 135 139 4032566 赵超<sup>1,2</sup>,刘文鑫<sup>1,2</sup>,王勇<sup>1,2</sup>,郭鑫<sup>1</sup>,王蒙<sup>1</sup> 基于混合微腔的高效率太赫兹波产生 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902004 提出并研究基于回音壁共振模和表面等离子激元共振模的混合微腔太赫兹产生系统,运用有限元方法模拟实现了室温下11.7 THz的太赫兹波产生,所获得的太赫兹波模体积小,超过衍射极限,亚波长局域使得Purcell因子达到7.2×103(砷化镓中太赫兹波长的负三次方). 研究表明,该结构的太赫兹波转化效率可达到量子极限(~5.5%),太赫兹波的最高输出功率可达166.3 mW. 该系统可在室温下工作,转化效率接近量子极限,太赫兹输出功率较高,且易于光学集成. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 140 146 4758817 刘强<sup>1,2</sup>,王琼<sup>1,2</sup>,欧阳征标<sup>1,2,3</sup> 太赫兹频率上转换成像器件研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902005 太赫兹成像器件是太赫兹技术应用的关键之一.研制一种由分子束外延技术堆叠生长太赫兹量子阱探测器和近红外发光二极管制成的THz频率上转换成像器件,其45°入射角耦合器件峰值探测频率为5.2 THz,峰值响应率为0.22 A/W,噪声等效功率为5.2×1012 W/Hz0.5,可实现对太赫兹量子级联激光器光斑的清晰成像;研制的金属光栅耦合器件可实现正入射成像,有效减小成像图形畸变,并且有利于制备大面积器件.阐述器件的工作原理、制备方法、基本性能和成像性能,并对器件电流-电压特性、成像质量、成像畸变原因等问题进行讨论.该器件利用无像素成像技术,无需低温读数电路,无需阵列倒装封装,为THz成像技术提供一种简便、高性能的途径. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 147 151 4610354 符张龙<sup>1</sup>,邵棣祥<sup>2</sup>,张真真<sup>1</sup>,李锐志<sup>1,3</sup>,曹俊诚<sup>1</sup> 基于金属开口环阵列的太赫兹各向异性超材料 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902006 提出一种由金属开口环阵列结构构成的太赫兹各向异性超材料,通过有限元数值仿真,以及太赫兹透射光谱测试,对该结构在太赫兹波段的各向异性特征进行分析,证明了其因开口环结构的各向异性和产生太赫兹透射调制的各向异性.最后对该各向异性超材料的太赫兹偏振转换特性进行实验测试,获得与常规光学双折射材料规律一致的偏振转换结果.该人工结构材料有望应用于太赫兹玻片及隔离器等. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 152 156 3720628 夏良平<sup>1</sup>,崔洪亮<sup>2</sup> 简易对称三孔缝Babinet超表面中的Fano共振 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902007 研究一种结构简单对称三孔缝Babinet超表面在太赫兹频段的Fano共振现象. 发现当沿垂直狭缝方向极化的线极化波垂直入射于超表面时,会引起入射波激发的同相明模式与反相暗模式进行干涉,从而产生Fano共振. 通过调节超表面的结构参数,可以实现同相明模式的单独调谐及反相暗模式的线性变化,也实现了品质因数的调谐,揭示了一种实现Fano共振明暗模式调谐的方法.研究显示,调谐Fano共振的机理在传感器、滤波器、光开关、光电探测器及能量收集器等领域,因其先进的性能而极具应用前景. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 157 161 3069536 李琦,刘飞,肖功利,张法碧,傅涛 太赫兹频率编码器 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902008 提出T形结构太赫兹频率编码器,其由初始相位值相同、相位灵敏度不同的4种同一形态、尺寸不一的T形编码超表面单元构成.利用预先设计的编码序列,实现对太赫兹波1 bit、2 bit编码和非周期太赫兹频率编码.无需重新设计编码器结构,仅通过改变工作频率,就可灵活控制反射太赫兹波的方向,理论计算与软件仿真结果吻合.提出的太赫兹频率编码器对反射太赫兹波主瓣能量具有很好的分散作用,能有效减少雷达散射截面.该器件在太赫兹波隐身中具有巨大应用价值. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 162 169 8020432 李绍和,李九生,孙建忠 太赫兹频段复杂目标雷达散射截面测量与验证 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902009 针对太赫兹频段范围内对复杂目标的雷达散射截面(radar cross section, RCS)测量存在系统信噪比低,测量精度低,测量能力难以满足需求;复杂目标RCS理论求解困难,测量数据分析缺乏理论支撑,难以有效评估测量结果及系统性能问题,搭建一个基于矢量网络分析仪的微波倍频太赫兹RCS测量系统,该系统可以产生多个频段的太赫兹波,实现多频段复用.该系统的信号在频率、幅值和相位上具有较好的稳定性,有望提高RCS的测量精度.利用该系统对复杂目标模型(吉普车和卫星)在220 GHz和440 GHz频段下进行测量(方位角0°~360°,俯仰角0°),并采用不同方法(与计算值比对、计算模型对称部位测量值差值)对系统测量性能进行分析验证.结果表明,该系统能够在太赫兹频段实现对复杂目标散射特性的测量,可用于太赫兹雷达系统及太赫兹频段缩比测量的研究. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 170 175 4950968 逄爽,曾旸,杨琪,李彦鹏,邓彬,王宏强 一种超高速太赫兹测试信号产生器的设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902010 太赫兹通信系统具有极高的数据率特性,对测试环境提出巨大挑战.本研究实现一种伪随机二进制序列(pseudo-random bit sequence, PRBS)发生器,能够支持正交相移编码(quadrature phase shift keying, QPSK)调制模式,实现在QPSK调制模式下高达40 Gbit/s码率的数据率输出,为太赫兹频带的通信系统应用测试环境提供必要条件.该PRBS发生器采用交叉存取的拓扑结构和高速数据选择器,延迟单元采用电流模式逻辑电路结构以保证高频工作情况下具有良好性能.电路采用标准40 nm 互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS)工艺,版图面积为0.25×0.15 mm2.PRBS产生器在电源电压为1.0 V下功耗为37.5 mW. 该技术可解决太赫兹高速数据测试的瓶颈问题. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 176 181 3275530 宋瑞良<sup>1</sup>,刘一波<sup>2</sup> 基于VO<sub>2</sub>薄膜的太赫兹可调超表面结构 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902011 利用二氧化钒薄膜的绝缘-金属相变特性,在硅基片上设计并制备了一种电压控制的超表面调制器件,研究在太赫兹频率范围内超表面器件的透射特性和电控可调谐特性.实验结果表明,当太赫兹波垂直入射可调超表面器件表面时,器件的透射谱线在0.31 THz处达到最高峰值;而当电压从0 V加至8 V时,器件的透射率明显降低,在0.41 THz处峰值最低;在0.2~0.6 THz整个波段内,调制深度最大可以达到59%;而通过对器件施加电压,可以实现在两种不同谐振状态之间的可控,并产生对太赫兹透射率的调制.该实验结果对太赫兹可调超表面的研究发展具有重要意义. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 182 188 4340772 唐亚华,沈仕远,汪璐,张豪,朱韵樵,文岐业,张怀武 基于VO<sub>2</sub>相变实现太赫兹波段宽带抗反射 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902012 提出利用VO<sub>2</sub>薄膜匹配空气-介质界面,基于温度诱导VO<sub>2</sub>的绝缘体-金属相变,实现太赫兹波段的宽带抗反射,并对温度依赖的宽带抗反射进行系统讨论.这一研究结果具有普适性,既适用于光学器件界面间的抗反射研究,也可用于微波波段的抗反射设计. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 189 192 2564752 刘俊星<sup>1,2</sup>,索鹏<sup>1</sup>,傅吉波<sup>1</sup>,薛新<sup>1</sup>,马国宏<sup>1</sup> 强场太赫兹时域光谱测量技术研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902013 太赫兹产生技术的不断发展催生了太赫兹非线性光谱学、极端太赫兹强场与物质相互作用等前沿学科.由此,围绕发展强场太赫兹时域光谱测量技术需具备单次测量能力和大动态范围两个特点,介绍强太赫兹时域光谱测量技术的研究进展,分析这些技术的优缺点及今后的发展趋势. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 193 199 4316503 徐世祥,陆小微,林庆钢,郑水钦,蔡懿,艾月霞 太赫兹与水的相互作用:机理、应用和新趋势 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902014 自21世纪以来,太赫兹技术因受到世界各国的重视和扶持而取得迅猛发展.介绍液态水分子网络在太赫兹波段的振动和弛豫模式,以及太赫兹波与水分子之间相互作用的原理.评述基于此机理太赫兹在生物医学,尤其是关于癌症检测领域的发展与挑战,介绍了本课题组目前开展的工作.展望围绕太赫兹波与水相互作用产生的新研究与新技术. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 200 206 3944717 范姝婷<sup>1</sup>,马莹玉<sup>2</sup>,舒国响<sup>2</sup>,钱正芳<sup>1</sup> 太赫兹时域光谱结合PCA-LDA鉴别西洋参的研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902015 太赫兹时域光谱技术是一种新型的光谱测量技术.由于它对非导电材料和非极性材料的穿透性及其安全性,被广泛用于材料检测领域. 本研究将太赫兹时域光谱与主成分分析-线性判别分析相结合,建立萃取过的西洋参和正宗西洋参的无损鉴别模型. 主成分分析-线性判别分析的方法基于太赫兹波谱范围,萃取过的西洋参与正宗西洋参的吸光度光谱高度相似,采用留一法对主成分-线性判别分析模型分类性能进行评价. 结果表明,前3个主成分的累计方差贡献率大于98.1%,主成分分析-线性判别分析模型对萃取过的西洋参和正宗西洋参的识别率分别为100%和96.7%,总的识别率达到98.3%. 研究显示,利用太赫兹时域光谱技术结合主成分分析-线性判别分析模型,能够对萃取过的西洋参和正宗未萃取西洋参进行准确鉴别,结果可靠. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 207 212 2893292 刘陵玉<sup>1</sup>,常天英<sup>1</sup>,张献生<sup>1</sup>,崔洪亮<sup>2</sup> 太赫兹波谱在冬虫夏草检测中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201902016 利用太赫兹波谱技术对名贵中药冬虫夏草及其常见伪品进行太赫兹波谱检测、反射式切片成像及分析,得到冬虫夏草正品及其常见伪品的太赫兹图谱特征.结果表明,冬虫夏草4种正品在1.10 THz和1.13 THz频段均具有特征吸收峰,在0.5~1.5 THz频段,其折射率分布于[1.55, 1.63].常见伪品地蚕在太赫兹频段没有特征吸收峰,其折射率与冬虫夏草正品差距较大(&gt; 12%),可作为重要鉴别依据;另外两种常见伪品古力虫草和亚香棒虫草具有与正品相近的特征吸收峰,然而其折射率与正品有明显的差异(&gt; 3%).冬虫夏草太赫兹反射成像时域切片图像表明,通过分析有效轮廓区域内相对信号强度的分布,可有效评估各自结构特点,为鉴别冬虫夏草真伪提供了新方法. 2019年03月20 00:00 2019年No.2(111-220) 213 220 5170116 李辰<sup>1</sup>,魏丞昊<sup>2</sup>,王志琪<sup>1</sup>,黄略略<sup>3</sup>,杨少壮<sup>1</sup>