超衍射分辨的太赫兹波鬼成像显微技术
发布时间：2022-01-15 16:47
太赫兹（Terahertz,THz）波指频率处于0.1—10 THz之间的电磁辐射,太赫兹科学与技术经过近20年的发展,为研究物理、化学、生物、医学、材料等物质科学带来许多应用,是“改变未来世界的十大科技”之一。太赫兹波由于其独有的诸如指纹谱,高透性,非电离光子能量（1 THz～4 meV）,带宽较宽等优越性质,在诸如物质传感、无损检测、生物探测、高速无线通讯（6G）等诸多领域有着广泛的应用前景。特别地,在太赫兹波成像方面,可实现化学识别、安检成像、工业检测、生物组织（比如肿瘤组织）表征/诊断等应用。但是,传统的太赫兹成像会受到Rayleigh衍射极限的制约,其空间分辨率极限被限制在波长量级（1 THz～300 μm）,难以突破毫米水平,这大大限制了太赫兹成像在微观领域的应用。区别于远场成像,在近场利用倏逝波对目标进行感知是突破Rayleigh衍射极限的一种有效途径。目前国际上发展的近场太赫兹超衍射分辨技术主要有近场机械扫描式和近场电光采样式两种,它们虽然都能实现太赫兹波超分辨成像,但其中前者具有对样品存在侵入式干扰、因机械移动带来的系统不稳定性、扫描时间较长、系统参数无法灵活调节（“...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１＿１太赫兹波在电磁波谱中的位置
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到电光晶体会引起折射率椭球的变??化，入射到同一位置的飞秒激光探测脉冲的偏振态也会随之改变，在不同时间延??迟位置，结合平衡探测的方法测量出探测激光的偏振态变化便可以获得太赫兹脉??冲的时域波形。??１．２太赫兹波成像简介??１．２．?１太赫兹波成像的应用??利用上述性质，太赫兹波成像在许多领域也有着广泛的应用。??［：．?］?（??Ｉ?遍．．．．．．．．．－＾５５５?＋?！：：??■■■?—?］?Ｈ２Ｃ２０４??光学图片?？?Ｃ８Ｈ１０Ｎ４〇２??太赫兹成像??图１－３利用太赫兹波的指纹谱特性实现化学识别Ｍ。重印??（改编）文献Ｍ已获授权，版权归美国化学学会（ＡＣＳ）??所有。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字锁相放大器技术及光谱检测应用进展[J]. 杜振辉,张永明,刘翰蔚,王玉祥,张帅. 测控技术. 2019(11)
[2]高速太赫兹时域光谱系统中平衡探测器的设计[J]. 张宏飞,苏波,JONES David R,何敬锁,张存林. 太赫兹科学与电子信息学报. 2019(05)
[3]超宽带太赫兹时域光谱探测技术研究进展[J]. 董家蒙,彭晓昱,马晓辉,刘毅,魏东山,崔洪亮,杜春雷. 光谱学与光谱分析. 2016(05)
博士论文
[1]中波红外金属线栅偏振器的结构设计与特性研究[D]. 孔园园.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2018
本文编号：3590973
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１＿１太赫兹波在电磁波谱中的位置
?引?言???ｗｍｍｍｍｍＬ?＇零ｆ：、＇??Ｈｉｍ?靄?赢＃ｉｍ??—＾＾７?＼??ｉ５Ｈｓａ＾Ｈ＾?Ｊｆｍｉ％?Ｍｍｍ＾??图１－２太赫兹辐射的性质及应用。??４）水吸收特性：水分子对太赫兹波有非常强的吸收［９］。利用这一特性，太赫??兹波可以用于区分不同含水量的组织［１（）］或是根据同种细菌在不同水合??程度来标记其生命状态［１１］。??５）带宽大：与毫米波相比，太赫兹波带宽更大，可实现更快的无线通讯，??在即将到来的６Ｇ时代有着巨大的应用前景％［１３］。??此外，研宂人员还发展了一种利用皮秒级太赫兹脉冲对样品进行相干检测的??技术?太赫兹时域光谱技术（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ?ｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎ?ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，?ＴＨｚ－ＴＤＳ）［１４］。??ＴＨｚ－ＴＤＳ可以同时获得太赫兹脉冲的电场振幅和相位信息，具有诸多优点：??１）信噪比髙：因为ＴＨｚ－ＴＤＳ是一种相干探测技术，能够很好地抑制环境噪??声，通常系统信噪比（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ，ＳＮＲ）可以大于?１０００（６５ｄＢ），??商用ＴＨｚ－ＴＤＳ的信噪比甚至能超过１００００?（８５?ｄＢ）。??２）频谱宽：通常ＴＨｚ－ＴＤＳ的检测带宽通常可以涵盖０．０５—２ＴＨｚ的频谱范??围，经过设计的超宽带ＴＨｚ－ＴＤＳ可以检测整个太赫兹频段［１５］。??３）瞬态性：ＴＨｚ－ＴＤＳ具有亚皮秒量级的时间分辨率，可用于超快过程的测??量。??得益于以上优点，ＴＨｚ－ＴＤＳ被广泛应用于材料、物理、化学、生物、安检等??领域。目前在ＴＨｚ－ＴＤＳ中产生太赫兹脉冲主要方法有：??１）光电导天线??光电导天线（Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉ
到电光晶体会引起折射率椭球的变??化，入射到同一位置的飞秒激光探测脉冲的偏振态也会随之改变，在不同时间延??迟位置，结合平衡探测的方法测量出探测激光的偏振态变化便可以获得太赫兹脉??冲的时域波形。??１．２太赫兹波成像简介??１．２．?１太赫兹波成像的应用??利用上述性质，太赫兹波成像在许多领域也有着广泛的应用。??［：．?］?（??Ｉ?遍．．．．．．．．．－＾５５５?＋?！：：??■■■?—?］?Ｈ２Ｃ２０４??光学图片?？?Ｃ８Ｈ１０Ｎ４〇２??太赫兹成像??图１－３利用太赫兹波的指纹谱特性实现化学识别Ｍ。重印??（改编）文献Ｍ已获授权，版权归美国化学学会（ＡＣＳ）??所有。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字锁相放大器技术及光谱检测应用进展[J]. 杜振辉,张永明,刘翰蔚,王玉祥,张帅. 测控技术. 2019(11)
[2]高速太赫兹时域光谱系统中平衡探测器的设计[J]. 张宏飞,苏波,JONES David R,何敬锁,张存林. 太赫兹科学与电子信息学报. 2019(05)
[3]超宽带太赫兹时域光谱探测技术研究进展[J]. 董家蒙,彭晓昱,马晓辉,刘毅,魏东山,崔洪亮,杜春雷. 光谱学与光谱分析. 2016(05)
博士论文
[1]中波红外金属线栅偏振器的结构设计与特性研究[D]. 孔园园.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2018
本文编号：3590973
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