太赫茲科學(xué)與技術(shù)原理

內(nèi)容概要

Yun-Shink
Lee編著的《太赫茲科學(xué)與技術(shù)原理》介紹多種太赫茲源的研制、太赫茲波的探測(cè)和控制技術(shù)，涵蓋了太赫茲科學(xué)發(fā)展的不同階段的相關(guān)技術(shù)。不僅詳盡地說(shuō)明了主要的太赫茲技術(shù)，如太赫茲波的產(chǎn)生、探測(cè)和控制的基本原理，而且還討論了太赫茲科學(xué)的最新發(fā)展，介紹其與各研究領(lǐng)域的技術(shù)結(jié)合所產(chǎn)生的新興技術(shù)進(jìn)步，如在超高速率空間通信、超高分辨率武器制導(dǎo)、醫(yī)學(xué)成像、物質(zhì)太赫茲光譜特征分析、安全檢查、材料檢測(cè)等領(lǐng)域具有重要的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景，使得讀者能夠舉一反三，結(jié)合本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)與太赫茲科學(xué)技術(shù)進(jìn)行思考與研究。
《太赫茲科學(xué)與技術(shù)原理》既適合于具有一定電磁場(chǎng)與微波技術(shù)以及光學(xué)基礎(chǔ)，并希望了解太赫茲科學(xué)技術(shù)理論基礎(chǔ)的初級(jí)入門者，也適合于太赫茲領(lǐng)域相關(guān)研究者參考使用。

作者簡(jiǎn)介

作者：（美國(guó)）李允植（Yun-Shik Lee） 譯者：崔萬(wàn)照

書籍目錄

第一章  引言
  1．1  太赫茲頻段
  1．2  太赫茲的產(chǎn)生與檢測(cè)
  1．2．1  太赫茲源
  1．2．2  太赫茲探測(cè)器
  1．3  太赫茲應(yīng)用
第二章  太赫茲與物質(zhì)互作用的基礎(chǔ)理論
  2．1  物質(zhì)中的電磁波
  2．1．1  波動(dòng)方程
  2．1．2  反射和透射
  2．1．3  相干透射光譜
  2．1．4  吸收和色散
  2．1．5  等離子體頻率
  2．1．6  電偶極子輻射
  2．1．7  自由空間中的準(zhǔn)光傳播
  2．2  太赫茲輻射及元激發(fā)
  2．2．1  電偶極互作用的量子理論
  2．2．2  類氫原予的能級(jí)
  2．2．3  分子的旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)模式
  2．2．4  晶格振動(dòng)
  2．3  激光基礎(chǔ)
第三章  寬帶太赫茲脈沖的產(chǎn)生與檢測(cè)
  3．1  超快光學(xué)
  3．1．1  線性色散媒質(zhì)中的光脈沖傳播
  3．1．2  飛秒激光器
  3．1．3  時(shí)間分辨的泵浦一探測(cè)技術(shù)
  3．1．4  太赫茲時(shí)域光譜學(xué)
  3．2  基于光電導(dǎo)天線的太赫茲發(fā)射器和檢測(cè)器
  3．2．1  光電導(dǎo)天線
  3．2．2  偏置光電導(dǎo)天線產(chǎn)生的太赫茲脈沖
  3．2．3  襯底透鏡：準(zhǔn)直透鏡和超半球形透鏡
  3．2．4  大孔徑光電導(dǎo)發(fā)射器的太赫茲輻射
  3．2．5  基于光電導(dǎo)天線的時(shí)間分辨率太赫茲場(chǎng)測(cè)量
  3．3  光整流
  3．3．1  與非中心對(duì)稱媒質(zhì)的非線性光學(xué)作用
  3．3．2  階非線‘性極化及極化率張量
  3．3．3  光整流的波動(dòng)方程
  3．3．4  光學(xué)和太赫茲頻段的色散
  3．3．5  太赫茲頻段電光晶體的吸收
  3．4  自由空間電光采樣
  3．5  超寬帶太赫茲脈沖
  3．5．1  光整流和電光采樣
  3．5．2  光電導(dǎo)天線
  3．6  電子加速器的太赫茲輻射
  3．7  產(chǎn)生太赫茲脈沖的新技術(shù)
  3．7．1  鈮酸鋰斜光脈沖的相位匹配
  3．7．2  空氣中的太赫茲產(chǎn)生
  3．7．3  準(zhǔn)相位匹配晶體的窄帶太赫茲產(chǎn)生
  3．7．4  太赫茲脈沖成形
第四章  連續(xù)波太赫茲源和探測(cè)器
  4．1  光混頻
  4．2  差頻產(chǎn)生和參量放大
  4．2．1  差頻產(chǎn)生的原理
  4．2．2  雙泵浦光束差頻產(chǎn)生
  4．2．3  光參量放大
  4．3  遠(yuǎn)紅外氣體激光器
  4．4  p型鍺激光器
  4．5  微波倍頻
  4．6  量子級(jí)聯(lián)激光器
  4．6．1  發(fā)射激光和級(jí)聯(lián)效應(yīng)
  4．6．2  預(yù)期發(fā)展
  4．7  反向波振蕩器
  4．8  自由電子激光器
  4．8．1  工作原理
  4。8．2  自由電子激光器設(shè)備
  4．9  熱探測(cè)器
  4。9．1  測(cè)輻射熱探測(cè)器
  4．9．2  熱電探測(cè)器
  4．9．3  colay探測(cè)器
  4．10  外差接收機(jī)
第五章  太赫茲光學(xué)
  5．1  固體在太赫茲頻段的介質(zhì)特性
  5．2  太赫茲光學(xué)材料
  5．2．1  聚合物
  5．2．2  介質(zhì)和半導(dǎo)體
  5．2．3  導(dǎo)體
  5．3  光學(xué)部件
  5．3．1  聚焦元件
  5．3．2  抗反射涂層
  5．3．3  帶通濾波器
  5．3．4  極化
  5．3．5  波片
  5．4  太赫茲波導(dǎo)
  5．4．1  矩形波導(dǎo)理論
  5．4．2  空金屬管
  5．4．3  介質(zhì)光纖
  5．4．4  平行金屬板
  5．4．5  金屬線波導(dǎo)
  5．5  太赫茲頻段人工材料
  5．5．1  超介質(zhì)材料
  5．5．2  光子晶體
  5．5．3  等離子體學(xué)
  5．6  太赫茲極化聲子-
第六章  原子和分子的太赫茲光譜學(xué)
  6．1  rydbergy原子的操控
  6．2  旋轉(zhuǎn)光譜學(xué)
  6．2．1  旋轉(zhuǎn)躍遷的基本原理
  6．2．2  高分辨率光譜
  6．2．3  大氣和天體光譜學(xué)
  6．3  生物分子
  6．3．1  液體水
  6．3．2  小生物分子的常規(guī)模式
  6．3．3  大分子動(dòng)力學(xué)
第七章  t射線成像
  7．1  引言
  7．2  寬帶太赫茲脈沖成像
  7．2．1  幅度和相位成像
  7．2．2  實(shí)時(shí)2d成像
  7．2．3   t射線層析成像
  7．3  連續(xù)波太赫茲輻射成像
  7．3．1  光柵掃描成像
  7．3．2  用微測(cè)輻射儀照相機(jī)的實(shí)時(shí)成像
  7．4  用于安全的毫米波成像
  7．4．1  主動(dòng)成像
  7．4．2  被動(dòng)成像
  7．5  t射線成飲的醫(yī)療應(yīng)用
  7．5．1  人體組織的光學(xué)特性
  7．5．2  癌癥診斷
  7．5．3  皮膚燒毀的反射成像
  7．5．4  齲齒的檢測(cè)
第八章  凝聚物質(zhì)的太赫茲頻譜學(xué)
  8．1  半導(dǎo)體的帶內(nèi)躍遷
  8．1．1  本征半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)
  8．1．2  光載流子動(dòng)力學(xué)
  8．1．3  雜質(zhì)態(tài)
  8．1．4  半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)：量子阱、量子線、量子點(diǎn)
  8．2  強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)
  8．2．1  常規(guī)超導(dǎo)體中的準(zhǔn)粒子動(dòng)力學(xué)
  8．2．2  高溫超導(dǎo)體的低能激發(fā)
參考文獻(xiàn)
索引

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   在特定頻段通過(guò)金屬薄層上的亞波長(zhǎng)周期孔陣列可以實(shí)現(xiàn)極高速率光傳輸，這是表面等離子體極具吸引力的現(xiàn)象。傳輸特性的增強(qiáng)與周期結(jié)構(gòu)形成的表面等離子體的光子帶緊密聯(lián)系。在諧振頻率處，入射光的沖量與表面等離子體沖量相同。表面等離子體模式進(jìn)行了有益干涉，相關(guān)輻射進(jìn)入導(dǎo)體層另一邊。對(duì)孔的面積與總面積之比進(jìn)行歸一化，在諧振頻率處傳輸特性超過(guò)一。如5.3.3節(jié)討論的，諧振增強(qiáng)傳輸特性可用于太赫茲頻段帶通濾波器。 這里引入諧振天線的唯象模型來(lái)解釋該奇特的傳輸特性。 對(duì)圖5.43（a）所示的方孔陣列進(jìn)行進(jìn)一步分析是很有益的。金屬表面的周期圖案形成表面等離子體的光子帶，把光子帶提供給晶體動(dòng)量。 圖5.44為金屬層上的周期孔陣列在太赫茲頻段的傳輸諧振現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果。傳輸測(cè)量是在垂直入射，即k11=0時(shí)進(jìn)行的。因此，在積分曲面等離子體模式會(huì)發(fā)生諧振。在0.25μm厚的鋁薄層上構(gòu)建矩形孔陣列，鋁薄層放置在硅晶上，如圖5.44（a）。在獨(dú)立的75μm厚不銹鋼薄層上打圓孔陣列如圖5.44（b）。采用THz—TDS技術(shù)來(lái)測(cè)量入射和發(fā)射太赫茲脈沖的時(shí)域波形。發(fā)射太赫茲脈沖的表面等離子體諧振具有長(zhǎng)時(shí)間延續(xù)，可以持續(xù)幾百皮秒。因此，發(fā)射頻譜包含有強(qiáng)烈的諧振峰。矩形孔陣列在1.46THz處具有強(qiáng)烈的傳輸增強(qiáng)效應(yīng)，這對(duì)應(yīng)于一階積分表面等離子體模式，即（l，m）=（±1，0）。諧振頻率處的歸一化幅度傳輸比l大得多。通過(guò)頻譜可以看出（±1，±1）模式的諧振頻率在2.06THz。圓形孔陣列的諧振對(duì)應(yīng)于（±1.0）和（±1，±1）模式。

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