高速线性太赫兹相机

为满足广大用户在无损检测及质量控制等领域的需求，上海屹持光电将提供新型THz线性扫描成像系统样机展示，展示时间：2017年7月1日-2017年10月1日，欢迎业内各位专家前来参考指导！ Terasense推出的新一代THz线性扫描成像系统——高速线性扫描太赫兹成像系统，搭配Type-2太赫兹源，成像效果得到显著提高。此太赫兹成像系统具有超快的响应速率，可以应用于速度高达15m/s的传送带生产过程中。（可参考视屹持官网频链接：新型线性扫描THz成像系统） 线性太赫兹成像系统由两部分构成：太赫兹线性相机和太赫兹源。新型太赫兹线性扫描系统搭配高功率太赫兹源（输出功率110mW），输出口配置有特殊的平板喇叭锥设计，经过曲面反射镜，使得太赫兹源发射出的THz光束均匀且有效的覆盖到THz相机的每个像素。100GHz（波长3mm）的太赫兹源决定了成像的空间分辨率为1.5mm，这个分辨率足够满足于大多数工业应用。 应用领域：高速线性THz成像系统可以应用于非金属材料的无损探伤、箱包检测、食品药品及化妆品等异物快速检测、木材建材缺陷快速检测、农牧业和文物等无损检测。 垂询电话：021-62209657，更多相关信息欢迎关注上海屹持官方网站了解详细信息： http://www.eachwave.com/

近日，美国布朗大学物理系的Angela Pizzuto等人完成了第一个使用蓝光的扫描近场显微镜的实验演示。通过410纳米的飞秒脉冲，研究人员直接从体硅中产生太赫兹脉冲，以纳米级的分辨率进行空间分辨，这些信号提供了使用近红外激发无法获得的光谱信息。他们开发了一个新的理论框架来解释这种非线性相互作用，使得材料参数的精确提取成为可能。这项工作为使用扫描近场显微镜方法研究技术上相关的宽带隙材料建立了一个可能的新领域。上世纪90年代中期，散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）的出现，改变了亚波长光学领域。这种技术涉及到将电磁辐射耦合到一个尖锐的亚波长金属尖端，并随后在远场测量从该尖端-样品交界处散射的辐射。在过去的十年里，这种近场测量的方法在光谱的红外和太赫兹区域产生了显著的影响。基于孔径的亚波长光谱学方法是具有挑战性的，随着波长的增加，入射波与金属尖端的耦合变得更容易，而空间分辨率仍然受到尖端尺寸的限制。关于短波长辐射与纳米级尖端的耦合是一项艰巨的任务，阻碍了对重要的宽带隙材料的纳米级研究，如硅和氮化镓等。这些材料已经用低于带隙的激发方式在近场进行了线性光学研究。将纳米级的非线性光学方法应用于其他材料已比较成熟，但由于将该方法应用于这些高度相关的材料系统一般需要更高的能量光激发，至今还没有实现。布朗大学的Angela Pizzuto等人描述了一个入射光子能量超过3eV的扫描近场光学显微镜测量。使用410纳米的飞秒脉冲，研究人员照亮了一个锋利的金属原子力显微镜（AFM）尖端，并通过二阶非线性光学过程诱导来自几种不同材料的太赫兹发射，以实现具有纳米级空间分辨率的激光太赫兹发射显微镜（LTEM）。由于宽直接带隙以上的双光子激发，泵浦光子的高能量使大块晶体硅的强太赫兹发射成为可能。激光太赫兹发射显微镜的特性导致了对光学对准的要求大大放宽；传统的线性扫描近场光学显微镜使用纳米尖来限制入射波，这种聚焦短波长辐射在纳米尖下的精确对准实际上是有挑战性的。在实验中，通过对一小部分的宏观光生太赫兹偶极子的外耦合，可以获得纳米级的分辨率，研究人员首次实现了在扫描近场光学显微镜中使用紧密聚焦的蓝光。他们得到了第一个硅的近场激光太赫兹发射显微镜图像，并将结果与太赫兹扫描近场光学显微镜通过尖端的太赫兹脉冲的弹性散射获得的结果相比较。图1是激光路径和扫描近场光学显微镜实验装置示意图。近红外、蓝光和太赫兹光束分别产生，其中太赫兹脉冲使用传统的光电导天线产生，所有的三束光重叠并耦合到原子力显微镜中。散射或发射的太赫兹脉冲在另一侧通过自由空间电光采样进行相干检测。图1 实验装置示意图为了说明在宽带隙材料中使用激光太赫兹发射显微镜的价值，研究人员使用硅片作为样品，它在近红外激发下不会发出明显的太赫兹辐射。该硅片有一个小的区域，受到了离子注入，随后的退火激活了这个区域注入的掺杂物。这样硅片包含两个掺杂密度非常不同的区域，它们之间有一个清晰的边界。研究人员对这个边界区域进行了线性和非线性测量，并对结果进行比较。图2 硅样品的太赫兹辐射。（a）太赫兹脉冲 （b）太赫兹脉冲峰峰值与泵浦光束的平均功率之间的关系首先，当用超快蓝光泵浦时，未注入的基底和注入的区域都会发出太赫兹脉冲。图2a显示了由蓝光激发的THz脉冲，在探针敲击频率的二次谐波处解调得到的结果。可以观察到，轻度掺杂的基底比重度掺杂的植入区域产生明显更多的太赫兹发射。为了更好地理解太赫兹的产生机制，研究人员测量了发射的太赫兹峰峰值与蓝色泵浦光束的平均功率之间的关系，如图2b所示。当功率在大约2 mW以上，太赫兹发射强度受蓝光功率增加的影响较小；事实上，一旦泵浦通量足够高，很大一部分可用的电荷载流子将被光激发，任何多余的泵浦光子将被高的局部导电性屏蔽。由图2b中的插图可以看出，发射的太赫兹场的振幅和泵浦光功率之间有一个明显的二次方关系。这表明THz产生的主要机制是双光子吸收；价带中的载流子吸收了超过6 eV的泵浦能量，并被激发到远高于块状Si的宽4.2 eV的直接带隙之上。该实验结果为扫描近场光学显微镜方法在宽带隙材料上的应用提供了新的可能性。

世界上第一个太赫兹波段的行波光管放大器。　　日前，国际首次太赫兹功率比对在德国柏林举行，参加比对的德、美、中3国的国家计量院采用不同的技术路线，取得的测量结果都能相互吻合。其中，中国计量院参加比对的太赫兹辐射计测量不确定度最小、响应度最高，标志着我国太赫兹辐射功率计量能力步入国际领先行列。　　太赫兹介于红外和微波频段之间，是连接电子学和光子学的桥梁，在信息科学、材料科学、生物化学等许多领域具有重要应用价值和重大应用潜力。由于缺乏有效的测量方法和测量仪器，人们对于该频段的辐射特性了解甚少。随着太赫兹技术的发展和广泛应用，太赫兹辐射源、太赫兹探测器、太赫兹测量系统大量涌入市场。在高速宽带通信、功能材料研制、生物医学成像、机场港口安检、地沟油检测、危险化学品监测预警等许多领域的应用日益广泛。然而国际上缺少太赫兹相关参数测量标准，导致太赫兹产品的特性难以客观准确评估，无法科学评估并保障太赫兹研究和应用的有效性。　　为解决这一问题，先进国家的计量院相继开展此方面的研究。如德国联邦物理技术研究院(PTB)利用低温辐射计率先实现了太赫兹功率溯源至国际单位制 美国标准技术研究院(NIST)利用碳纳米管作为吸收体实现了太赫兹辐射功率的测量 中国计量院利用自主研制发明的一种太赫兹超强吸收材料实现了太赫兹辐射功率的绝对测量和量值溯源。　　为保障太赫兹计量量值准确可靠，2013年，德、美、中3国的国家计量院共同商定了比对方案和进程，对参比国家实验室提出了资格要求。以国际正式论文作为证明，经筛查后有4国的国家计量院符合参加条件，最终有能力参加比对的实验室仅有美国NIST、中国NIM和德国PTB3家，其中PTB为主导实验室。　　中国计量院参比负责人、激光室副主任邓玉强博士介绍说，此次比对规定在2.52THz和0.762THz两个频率点下进行，3国参比实验室分别采用互不相同的技术路线复现量值，在同一地点一起进行现场实验测量。最终比对结果表明，3国的现场测量结果都能相互吻合，等效一致。中国计量院在比对的两个频率点均以最小的测量不确定度取得国际等效。　　中国计量院参加此次国际比对所采用的太赫兹辐射计及其关键部件均由邓玉强和孙青2位副研究员自主研制发明，其中，太赫兹辐射计吸收材料的吸收带宽和吸收率均为目前国际最高水平，可实现100GHz到可见光波段辐射功率的高准确度测量，且响应光谱平坦。在PTB实验室的现场测量中，该太赫兹辐射计表现出卓越的性能，具有良好的重复性、稳定性和信噪比，非线性仅为0.4%，被德国国家计量院太赫兹辐射度实验室主任AndreasSteiger博士誉为&ldquo 具有德国产品的质量&rdquo 。　　据了解，此次为国际首次太赫兹功率比对，被国际光度辐射度咨询委员会(CCPR)关键量比对工作组主席YoshiOhno博士认为是&ldquo 太赫兹计量领域的重大里程碑&rdquo ，将对今后的太赫兹科学研究和太赫兹技术推广应用起到积极的推进作用。配备太赫兹量子级联激光器的纳米线探测器。　　太赫兹量子级联激光器的研制难度大，对结构设计、材料生长和器件工艺均有很高的要求。　　近日科学家们研发的一种能够检测光波的最新设备或能帮助打开电磁光谱的最后边界&mdash &mdash 太赫兹(Terahertz)光谱。

太赫兹辐射，也被称为亚毫米辐射，其波长位于微波和可见光之间。它可以穿透许多非金属材料并探测某些分子的特征。这些便利的特性可以使其得到广泛的应用，包括工业质量控制、机场安全扫描、材料的无损表征、天体物理观测以及比目前手机频段带宽更高的无线通信。插图显示太赫兹照明（右上角的黄色曲线）进入新的相机系统，它刺激纳米级孔内的量子点（显示为照明环）发出可见光，然后使用基于CMOS的芯片（左下角）检测，就像数码相机中的那些。然而，设计检测和制作太赫兹波图像的设备一直是个挑战。因此，大多数现有的太赫兹设备是昂贵的，缓慢的，笨重的，并需要真空系统和极低的温度。现在，麻省理工学院、明尼苏达大学和三星公司的研究人员已经开发出一种新的相机，它可以快速检测太赫兹脉冲，具有高灵敏度，并且在室温和压力下。更重要的是，它可以同时实时捕捉到关于波的方向，或"偏振"的信息，而现有的设备无法做到。这种信息可以用来描述具有不对称分子的材料，或确定材料的表面细节。这个新系统使用被称为量子点的粒子。这些粒子最近被发现在受到太赫兹波的刺激时有能力发射出可见光。然后，这些可见光可以被一个类似于标准电子相机探测器的装置记录下来，甚至可以用肉眼看到。11月3日发表在《自然-纳米技术》杂志上的一篇论文描述了这一装置，作者是麻省理工学院的博士生史娇健、化学教授Keith Nelson和其他12人。该团队制造了两种不同的装置，可以在室温下运行。一个是利用量子点将太赫兹脉冲转换为可见光的能力，使该装置能够产生材料的图像；另一个是产生显示太赫兹波偏振状态的图像。新的"照相机"由几层组成，采用像用于微芯片的标准制造技术制成。基板上有一排纳米级的平行金线，用窄缝隔开；上面是一层发光的量子点材料；上面是一个用于形成图像的CMOS芯片。偏振检测器使用类似的结构，但有纳米级的环形狭缝，这使得它能够检测到进入的光束的偏振。太赫兹辐射的光子具有极低的能量，这使得它们很难被检测到。因此，这个设备正在做的是将那小小的光子能量转化为易于用普通相机检测的可见物。在该团队的实验中，该设备能够在低强度水平上检测太赫兹脉冲，超过了今天大型和昂贵系统的能力。研究人员通过拍摄他们设备中使用的一些结构的太赫兹照明照片来证明该探测器的能力，例如纳米间隔的金线和用于偏振探测器的环形狭缝，证明了该系统的灵敏度和分辨率。一个CMOS相机被用来捕捉太赫兹光束的旋转。资料来源：研究人员提供开发一个实用的太赫兹相机需要一个产生太赫兹波以照亮一个物体的部件，以及另一个检测它们的部件。在后一点上，目前的太赫兹探测器要么非常慢，因为它们依赖于检测波冲击材料所产生的热量，而热量传播缓慢，要么它们使用相对较快的光电探测器，但灵敏度非常低。此外，直到现在，大多数方法都需要整个太赫兹探测器阵列，每个探测器产生一个像素的图像。问题在于每一个都相当昂贵，一旦他们开始被用来制造相机，探测器的成本就会开始迅速扩大。虽然研究人员说他们已经通过新的工作破解了太赫兹脉冲检测问题，但缺乏良好的源的问题仍然存在--而且世界各地的许多研究小组正在努力解决。尼尔森说，新研究中使用的太赫兹源是一个庞大而繁琐的激光器和光学设备阵列，不容易被扩展到实际应用中，但基于微电子技术的新源正在顺利开发中。论文的共同作者、明尼苏达大学电气和计算机工程系麦克奈特教授Sang-Hyun Oh补充说，虽然目前的太赫兹相机版本要花费数万美元，但该系统使用的CMOS相机的廉价特性使其"向建立实用的太赫兹相机迈进了一大步"。商业化的潜力促使制造CMOS相机芯片和量子点设备的三星公司合作开展这项研究。尼尔森说，这种波长的传统探测器在液氦温度（-452华氏度）下工作，这对于从背景噪声中挑出能量极低的太赫兹光子是必要的。这种新设备能够在室温下用传统的可见光相机检测并产生这些波长的图像，这一点出乎了从事太赫兹领域工作的人的意料。研究人员说，有许多途径可以进一步提高这种新相机的灵敏度，包括组件的进一步小型化和保护量子点的方法。他们说，即使在目前的检测水平上，该设备也可以有一些潜在的应用。在新设备的商业化潜力方面，Nelson说，量子点现在价格低廉，而且容易获得，目前被用于消费产品，如电视屏幕。相机设备的实际制造更加复杂，但也是基于现有的微电子技术。事实上，与现有的太赫兹探测器不同，整个太赫兹照相机芯片可以用今天的标准微芯片生产系统来制造，这意味着最终大规模生产这些设备应该是可能的，而且价格相对便宜。目前，尽管该相机系统离商业化还很远，但麻省理工学院的研究人员在需要快速检测太赫兹辐射时已经在使用这种新的实验室设备。"我们没有那些昂贵的相机，"纳尔逊说，"但是我们有很多这样的小设备。人们只需将其中一个插入光束中，用眼睛看一下可见光的发射，这样他们就知道太赫兹光束何时开启，这真的很方便。"虽然太赫兹波原则上可以用来探测一些天体物理现象，但这些来源将是极其微弱的，而且新设备无法捕捉这种微弱的信号，该团队正在努力提高其灵敏度。下一代的研究工作在于把所有东西都做得更小，它的灵敏度也会更高。

无损评估、生物医学诊断和安全筛查等诸多令人兴奋的太赫兹（THz）成像应用，由于成像系统的光栅扫描要求导致其成像速度非常慢，因此在实际应用中一直受到限制。然而，太赫兹成像系统的最新进展极大地提高了成像通量（imaging throughput），并使实验室中的太赫兹技术更加接近现实应用。据麦姆斯咨询报道，近日，美国加州大学洛杉矶分校（University of California Los Angeles，UCLA）的科研团队在Light: Science & Applications期刊上发表了以“High-throughput terahertz imaging: progress and challenges”为主题的综述论文。该论文第一作者为Xurong Li，通讯作者为Mona Jarrahi。该论文主要从硬件和计算成像两个角度回顾了太赫兹成像技术的发展。首先，研究人员介绍并比较了使用热探测、光子探测和场探测的图像传感器阵列实现频域成像与时域成像时的各类硬件。随后，研究人员讨论了利用不同成像硬件和计算成像算法实现高通量捕获飞行时间（ToF）、光谱、相位和强度图像数据的方法。最后，研究人员简要介绍了高通量太赫兹成像系统的未来发展前景和面临的挑战。基于图像传感器阵列的太赫兹成像系统（硬件方面）然而，并非所有类型的图像传感器都能够扩展到大型阵列，但这是高通量成像的关键要求。这部分内容重点介绍了基于各类图像传感器阵列的高通量太赫兹成像系统。这些太赫兹成像系统的性能主要通过空间带宽积（SBP）、灵敏度、动态范围以及成像速度等指标在其工作频率范围内进行量化。太赫兹频域成像系统在热探测太赫兹成像仪中，微测辐射热计是最广泛使用的图像传感器之一，它将接收到的太赫兹辐射所引起的温度变化转化为热敏电阻材料的电导率变化。氧化钒（VOx）和非晶硅（α-Si）是室温微测辐射热计最常用的热敏电阻材料。使用微测辐射热计图像传感器阵列捕获太赫兹图像的示例如图2a所示。热释电探测器是另一类热成像传感器，它将接收到的太赫兹辐射所引起的温度变化转化为能以电子方式感测的热释电晶体的极化变化。图1 目前最先进的频域太赫兹图像传感器的性能对比图2 基于图像传感器阵列的太赫兹频域成像系统示例对于室温太赫兹成像，场效应晶体管（FET）图像传感器是微测辐射热计图像传感器的主要竞争对手。FET图像传感器的主要优势之一是具有出色的可扩展性。与室温微测辐射热计图像传感器相比，FET图像传感器通常工作在较低的太赫兹频率下，其灵敏度也较低。然而，由于无需热探测过程，FET图像传感器可以提供更高的成像速度。使用FET图像传感器阵列捕获太赫兹图像的示例如图2b所示。光子探测器作为可见光成像仪中最主要的图像传感器，在太赫兹成像中也发挥着至关重要的作用。除低温制冷要求外，太赫兹光子探测器还有另外两方面的限制：工作频率限制（高于1.5 THz）以及可扩展性限制（难以实现高像素的探测器阵列）。使用光子探测图像传感器阵列捕获太赫兹图像的示例如图2c所示。另外，可以利用量子点或激光激发的原子蒸汽将从成像物体接收到的太赫兹光子转换为可见光子，并且可以利用光学相机在室温下实现对大量像素的高通量成像。然而，太赫兹到可见光的光子转换过程需要复杂且笨重的装置来实现。与光子成像仪相比，超导太赫兹成像仪可以提供同等水平甚至更高的灵敏度。同时，它们具有更好的可扩展性，并且能够在较低的太赫兹频段工作。超导成像仪主要有四种类型：过渡边缘传感器（TES）、动态电感探测器（KID）、动态电感测辐射热计（KIB）和量子电容探测器（QCD）。使用超导图像传感器阵列捕获太赫兹图像的示例如图2d所示。到目前为止，所讨论的频率域太赫兹成像仪均是进行非相干成像，并且仅能解析被成像物体的强度响应。相干太赫兹成像可使用外差探测方案来解析成像物体的振幅和相位响应。通过将接收到的来自成像物体的辐射与本振（LO）波束混合，并将太赫兹频率下转换为射频（RF）中频（IF），可将高性能射频电子器件用于相干信号探测。超导体-绝缘体-超导体（SIS）、热电子测辐射热计（HEB）、肖特基二极管、FET混频器和光电混频器可用于太赫兹到射频的频率下转换。由于外差探测架构的复杂性，所展示的相干太赫兹成像仪灵敏度被限制在数十个像素。太赫兹时域成像系统基于时域光谱（TDS）的太赫兹脉冲成像仪是另一种相干成像仪，它不仅能提供被成像物体的振幅和相位信息，还能提供被成像物体的超快时间和光谱信息。THz-TDS成像系统使用光导天线或非线性光学操纵在泵浦探针成像装置中产生和探测太赫兹波（如图3）。图3 太赫兹时域成像系统示意图：（a）太赫兹光电导天线阵列成像；（b）太赫兹电光取样成像。传统的THz-TDS成像系统通常是单像素的，并且需要光栅扫描来获取图像数据；而为了解决单像素THz-TDS成像系统成像速度慢、体积庞大又复杂的问题，基于电光效应和光导效应的图像传感器阵列已被采用。图4a为使用光学相机的电光采样技术捕获太赫兹图像的示例。基于电光采样的无光栅扫描THz-TDS成像系统既可用于远场太赫兹成像，也可用于近场太赫兹成像（如图4b）。无光栅扫描THz-TDS成像的另一种方法是使用光导图像传感器阵列（如图4c）。基于光导效应和电光效应图像传感器的无光栅扫描THz-TDS成像系统能够同时采集所有像素的数据。然而，时域扫描所需的光学延迟阶段的特性对整体成像速度造成了另一个限制。图4 基于电光效应和光导效应的图像传感器阵列的太赫兹时域成像系统示例研究人员对基于图像传感器阵列的不同太赫兹成像系统的功能和局限性进行了分析，如图5所示。频域成像系统只能解析被成像物体在单一频率或宽频率范围的振幅响应，无法获得超快时间和多光谱信息；但同时，它们配置灵活，可以使用不同类型的太赫兹光源，以实现主动和被动太赫兹成像。时域成像系统则既可以解析被成像物体的振幅和相位响应，也可以解析超快时间和多光谱信息；然而，它们只能用于主动太赫兹成像，并且需要带有可变光学延迟线的泵浦探针成像装置，从而增加了成像硬件的尺寸、成本和复杂性。图5 基于图像传感器阵列的不同太赫兹成像系统的功能和局限性分析虽然太赫兹成像系统的功能通常由上述原理决定，但可以通过修改其运行架构，以实现新的和/或增强功能。太赫兹光谱各类成像方案如图6所示。图6 太赫兹光谱各类成像方案太赫兹计算成像这部分内容主要介绍了各类计算成像方法，这些方法不仅提供了更多的成像功能，而且减轻了由太赫兹成像带来的对高通量操作的限制（放宽了对高通量太赫兹成像硬件的要求）。太赫兹数字全息成像全息成像允许从与物体和参考物相互作用的两光束的干涉图中提取目标信息。太赫兹全息成像系统利用离轴或同轴干涉。与利用THz-TDS成像系统进行相位成像相比，太赫兹数字全息成像无需基于飞秒激光装置并且更具成本效益。对太赫兹辐射源和图像传感器阵列的选择也更加灵活，可以根据工作频率进行优化。然而，太赫兹数字全息成像对成像物体有着更多限制，并且在对多层次和/或高损耗对象成像时受到限制。基于空间场景编码的太赫兹单像素成像与使用太赫兹图像传感器阵列直接捕获图像相比，太赫兹单像素传感器可以通过利用已知空间模式序列来顺序测量并记录空间调制场景的太赫兹响应，从而重建物体的图像。与用于频域和时域成像系统的太赫兹图像传感器阵列相比，该成像方案得益于大多数太赫兹单像素传感器的优越性能（如信噪比、动态范围、工作带宽）。图7总结了太赫兹单像素成像系统的发展。值得一提的是，压缩感知算法不仅适用于单像素成像，也可用于提高多像素图像传感器阵列的成像通量。图7 基于空间波束编码的太赫兹单像素成像系统的发展基于衍射编码的太赫兹计算成像到目前为止，本文介绍的太赫兹成像系统遵循的范式主要依赖于基于计算机的数字处理来重建所需图像。然而，基于数字处理的重建并非没有局限性。为了解决的其中一些挑战，最佳策略可以是为特定任务的光学编码设计光学前端，并使其能够接管通常由数字后端处理的一些计算任务。近期，一种新型光学信息处理架构正兴起，它以级联的方式结合了多个可优化的衍射层；这些衍射表面一旦优化，就可以利用光与物质相互作用，在输入和输出视场之间共同执行复杂的功能，如图8所示。近年来，衍射深度神经网络技术（D²NN）在太赫兹成像方面有着非常广泛的应用，例如图像分类，抗干扰成像，以及相位成像。图8 基于衍射深度神经网络（D²NN）的太赫兹计算成像系统示意图总结与展望综上所述，高通量太赫兹成像系统将通过深耕成像硬件和计算成像算法而持续发展，目标是具有更大带宽、更高灵敏度和更大动态范围的超高通量成像系统，同时还能为特定应用定制成像功能。太赫兹计算成像技术有望与量子探测、压缩成像、深度学习等技术相结合，为太赫兹成像提供更多的功能及更广泛的应用。研究人员坚信太赫兹成像科学与技术将蓬勃发展，未来太赫兹成像系统不仅会大规模应用于科学实验室和工业环境中，而且还将在日常生活中显著增长。这项研究获得了美国能源部资金（DE-SC0016925）的资助和支持。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41377-023-01278-0

前不久，成都双流机场“弱光子人体安检仪”引发轩然大波。经查，所谓“弱光子人体安检仪”实际采用的是X射线检测。因使用X射线人体安检设备对公众进行无差别安检扫描，不具备正当性，环保部于10月10日正式下文叫停使用该类安检设备。　　据了解，今年年底春运期间，北京部分火车站或将试用一种没有辐射的太赫兹人体安检仪。　　现状 人体安检有盲区 G20峰会启用人体安检仪　　据了解，目前，我国公共场所的安检主要是针对行李物进行检测，采用的技术都是比较成熟的X射线检测技术 适用于人体的安检方式，除了人工手检外，就是金属探测门及手持探测器。而对金属之外的物品，并没有特别有效的检测技术。如何能兼顾人身安全与安检效率，成为公众关注的问题。实际上，国外已经出现了无辐射风险同时又能准确检测的新技术，即太赫兹人体安检技术。这类安检新技术，国内也已经从实验室走向应用。在今年的G20峰会上，就出现了我国自主研发生产的适用于人体安检的“被动式太赫兹人体安检仪”。　　该类设备已经在国内多地完成场地实验。很快将会在一些火车站进行试点测试。安检仪样子　　专家 新型太赫兹安检技术对人体无害　　太赫兹波是什么?它对人体无害的科学原理是什么?未来它将如何影响世界?为此，记者采访了中科院院士、我国最早致力于太赫兹波研究的著名激光与非线性光学专家姚建铨。姚院士详细介绍了太赫兹波的特性及科学原理，以及未来的应用前景。　　为了便于理解，姚院士还特意在纸上画了一张图，将目前人类已知的各种波段在上面标注。据他介绍，2004年，太赫兹技术首次被美国提出，并且美国政府将太赫兹技术评为 “改变未来世界的十大技术”之一 2005年，日本更是将其列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。太赫兹，因此成为本世纪最为重要的新兴学科之一。　　姚院士　　“人类社会中存在声波、电磁波、震动波、伽马射线、X射线等各种各样的波。各种波频率有高低。声波的位置比较低，最高频的是伽马射线、X射线。太赫兹波在电子波段里不长不短，正好比光波要低一些，比声波和电磁波要高一些。”　　姚院士解释说，太赫兹波之所以对人体无害，与其单光子能量低相关。太赫兹波在频谱图里的位置，位于微波和红外之间，其最大特点是单光子能量很低，仅仅相当于X射线单光子能量的1/124。姚院士说，由于它释放的能量很小，不会对人体产生有害的光致电离 而为什么伽马射线、X摄线对人体有一定的影响?因为它频率高，频率越高对人体的影响越大。所以说，安全性好，是太赫兹波的特性之一。也就是说，太赫兹波用于人体安检，无论主动式还是被动式，它对人体都是安全无害的。也正因为如此，世界上一些发达国家都在利用太赫兹技术在安检和安防领域。　　其次，由于人体体温即可发射出太赫兹波，人体和物体之间的温度差，形成强弱不同的太赫兹波，机器接收后进行处理转换，最终实现探测成像 此外，太赫兹波对于某些电介质材料具有很强的穿透效果，除了可测量由材料吸收而反映的空间密度分布外,还可以通过相位测量得到折射率的空间分布,从而获得与材料相关的的更多信息。特别适合于可见光不能透过、而X射线成像的对比度又不够的场合。所以，利用太赫兹电磁波可检查机场通关的旅客与行李,检查邮件中是否藏有毒品、炭疽菌粉或炸弹等违禁物品。也就是说，利用太赫兹波不仅能检测成像，还可以检测物质成分，让毒品、爆炸物等无所遁形。可以预见，太赫兹技术未来将在反恐领域得到广泛应用。　　另外，太赫兹和电磁波频谱中其它波段不一样，它几乎兼具通信、雷达和遥感测距等所有功能，而且每项应用的表现都比现有技术占优。因此，通信、军事、航天、生物诊断都是其大显身手的领域。　　但是，姚院士也坦言，目前中国乃至全世界对于太赫兹波的了解还不是很深入，只是最近五年研究和应用的速度比较快。而民用方面，主要是在安全检测上。一些发达国家已经出现了太赫兹波人体安检仪，而我国也开始从实验室阶段进入到实际应用。今年，杭州举办的G20峰会期间，一种被称为“被动式太赫兹人体安检仪”的设备就已经投入测试使用。　　进展 零辐射人体安检或春运期间北京试用　　为了直观感受新型太赫兹人体安检设备的效果与效率，记者特意前往设立在北京亦庄锋创科技园的北京市科协院士专家工作站，现场观摩了在G20峰会期间使用过的被动式太赫兹人体安检仪的检测过程。　　当随身携带金属刀、陶瓷刀、速溶奶茶、水、发胶等物品的被检人员，与没有携带物品的人员，依次从一台如银行ATM机般的机器前走过时，现场技术人员随即通过屏幕上人体图像的明暗对比，准确地排查出携带物品的可疑人员。 他介绍说，“今天演示的是双机对扫，人站在两台机器中间，这样就不用转身，大约3秒即可完成检测，非常便利。而且因为是非接触机器检查，避免了手检的尴尬和麻烦。”　　据了解，检测是通过屏幕上明暗不同的成像效果来分辨人体是否携带异物。在演示现场，记者看到，一位携带陶瓷刀具的被检人员，其检测图像上能明显看出裤兜处阴影部分，技术人员说，阴影部分就是可疑物品，在实际安检中，这种情况会被要求做进一步人工安检 　　现场技术负责人赵光贞博士介绍，之所以该设备命名为“被动式太赫兹人体安检仪’，是相对于X射线和毫米波等主动式安检仪而言的。所谓主动式，都是由机器主动发射出光源穿透物体(或者反射回来)，而被动式则是由机器被动接收人体发射出来的太赫兹波，本质上决定了“被动式太赫兹人体安检仪”是一种零辐射、零伤害的检测方式。“不同物品的温度不一样，利用温差，检测仪显示出不同颜色的呈像。”　　另外，现场技术人员还告诉记者，被动式太赫兹人体安检仪还可实现动态检测，即对正在行进中的人进行扫描检测。据了解，动态扫描检测适用人流密集、安检级别高的场所，比如机场的旅客安检。但技术人员也告诉记者，这套设备虽然能实现动态检测，但是在动态模式下，成像的清晰度会受到一些影响。不过，让人期待的是，研发生产该仪器的航天十一院相关单位已经研发出第二代太赫兹人体安检设备，动态检测效果更佳。而且，新设备的示范应用点已经确定。将在今年春运期间完成测试应用。

p　　中国科学技术大学教授陆亚林量子功能材料和先进光子技术研究团队在太赫兹主动调控器件研究方面取得系列进展。该团队研究了太赫兹波与超构材料、氧化物超晶格薄膜相互作用机制，并成功制备了超快的太赫兹调制器，率先实现了皮秒级的高调制深度的太赫兹超快开关 同时制备了多功能的太赫兹器件，在单一器件中实现电开关、光存储和超快调制多种功能。相关研究成果近期相继发表在国际学术期刊《先进光学材料》。/pp　　太赫兹波具有独特的时域脉冲、低能、谱指纹、宽带等特性，它在物理化学、材料科学、生物医学、环境科学、安全检查、卫星通讯等领域有着广阔的应用前景。其中，影响太赫兹技术发展和应用的关键因素之一是难以获得主动太赫兹调控元器件。超构材料，一种由金属或介质材料的亚波长微结构阵列组成的人工材料，其奇异的电磁响应特性为太赫兹调控器件提供了绝佳的解决方案。遗憾的是，以往基于超构材料的太赫兹元器件均由金属材料构成，加工尺寸固定后，器件的功能在实际应用中便难以主动改变。因此，发展主动调控的太赫兹元器件有着重要的研究意义。/pp　　通常主动调控是对太赫兹波偏振、振幅、相位等进行调控，调控速度是另外一个指标。一些实际应用也迫切需求对太赫兹波进行超快调控。陆亚林团队设计并制作了基于硅介质的超快调控超表面。通过对硅薄膜进行离子注入和快速热处理工艺，大大减小了硅的载流子寿命并提高了自由载流子浓度。然后通过光刻、刻蚀工艺将硅薄膜加工为能在太赫兹波段共振的圆盘阵列结构的超表面。利用红外飞秒脉冲的激发，率先实现了皮秒级的高调制深度的太赫兹超快开关(开20ps，关300ps)，并基于半导体载流子动力学建立理论模型对其进行了合理的解释。相关研究成果近日在《先进光学材料》期刊上线。/pp　　另外，当前研究的太赫兹主动调控器件功能比较单一，即只能在单一外场下实现单一的功能。但单一功能难以适应当今技术发展的要求。因此，在单一器件上，实现多物理场的调控，并实现对太赫兹波的多功能调控，是当前太赫兹技术的发展前沿之一，也是实际应用的现实需求。有鉴于此，该团队基于VO2的绝缘-金属相变，通过将VO2与金属非对称开口谐振环结合，设计了一种太赫兹波段的多功能可调谐复合超表面，并利用国家同步辐射实验室副研究员邹崇文提供的高质量VO2薄膜，通过刻蚀、光刻等工艺制备了器件。此复合超表面能够通过加热和施加电流的方式实现对透射太赫兹波的振幅调控，绝对调制深度高达54%，品质因数高达138%。基于VO2在相变过程中的回滞特性，该复合超表面可以通过电流触发实现室温下对太赫兹波的记忆存储功能。此外，利用超快强脉冲泵浦，此复合超表面还能实现对太赫兹波的超快调控。从而，在单一器件实现了对太赫兹波的多功能调控。相关研究成果近日在《先进光学材料》期刊上线。/pp　　此外，很多材料在太赫兹波段的响应仍是未知的，而只有研究清楚了各类材料与太赫兹波相互作用的特性，设计主动太赫兹器件才能有迹可循。该团队利用自行搭建的两套太赫兹系统测量并分析了量子功能材料与太赫兹波的相互作用。重点研究了不同周期数的La0.7Sr0.3MnO3/ SrTiO3超晶格薄膜的太赫兹响应，发现了532 nm连续激光的泵浦对此超晶格在太赫兹波段的介电常数具有较大的调控作用，并通过Drude-Lorentz模型的拟合对此现象进行了微观机理的解释，这为寻找新的可用于太赫兹主动调控器件的功能材料开辟了新路径。相关研究成果发表在《光学快讯》[Opt. Express. 26, 7842 (2018)]上。/pp　　上述论文的第一作者为合肥微尺度物质科学国家实验中心博士研究生蔡宏磊，通讯作者为黄秋萍、陆亚林。该工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院和教育部等关键项目的资助。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/2420c70a-1699-4d09-9881-605198df6544.jpg" title="1.png"//pp style="text-align: center "硅介质超表面器件示意图以及其对太赫兹波超快调控的实验结果/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/c2bbe902-a857-47af-9110-dac15eec004e.jpg" title="2.png"//pp style="text-align: center "金属-VO2复合超表面器件示意图及其电开关、光存储功能的实验结果/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/d4a3ee1d-337a-4aa6-812d-3a05c3fe2e87.jpg" title="3.png"//pp style="text-align: center "La0.7Sr0.3MnO3/ SrTiO3超晶格薄膜在太赫兹波段的介电常数和激发光功率关系/ppbr//ppbr//p

面对当下内卷的就业环境，这届年轻人开启了“找工作不看钱看什么”的人间清醒模式。那对于应届生同学来讲，想要一份高薪工作，投递什么岗位才合适呢？ 目前我国正在大力发展高技术制造、新能源等产业，这些行业目前缺乏高技术人才，具备薪酬优势。机械工程、材料科学与工程、电子科学与技术，生物，化学，环境，材料，食品等业有机会进入高薪行业。 近期小编整理了一些理科工科好岗必投企业~欢迎大家来投递。 今日主推青岛盛澣关联公司【青岛青源峰达太赫兹科技有限公司】。 青岛青源峰达太赫兹科技有限公司由中国工程物理研究院流体物理研究所与青岛盛瀚色谱技术有限公司共同组建，属于国家级高新技术企业。青岛盛瀚色谱技术有限公司专业从事离子色谱仪及其核心部件的研发、 生产、销售和技术服务，在离子色谱细分领域国内仪器占有率 50%以上，产品远销世界 60 多个国家和地区，并建有面向仪器产业配套的公共服务平台，在仪器产业化领域具有深厚的积累。 青源峰达太赫兹科技有限公司高度重视研发工作，建有绵阳技术研发中心和青岛产品研发中心，汇聚海内外专业人才，硕、博士学历占比 90%以上，具备太赫兹基础技术、集成技术和应用技术的设计、研发能力。青岛青源峰达太赫兹科技有限公司成立以来以太赫兹相关技术研发为核心，积极与外部机构开展合作，现为“中国工程物理研究院博士定向委培单位”、“中物院流体物理研究所博士生实践基地”、“青岛市太赫兹光谱成像专家工作站”、“山东省计量测试学会会员单位”、“青岛大学产学研合作基地”以及“海洋观测与宽带通信技术协同创新中心”。 通过与外部科研机构的广泛合作，青源峰达公司已形成了立足太赫兹技术和产品研发，辐射其他波段光电产品研发能力的综合研发平台。公司已顺利完成高精度太赫兹时域光谱系统、快速太赫兹时域光谱系统、太赫兹三维层析成像系统等三款太赫兹系统的成果转化，并随后相继推出了太赫兹时域光谱教研系统、高速太赫兹时域光谱系统以及自动随形太赫兹无损检测系统三款新产品。在实现太赫兹光谱及成像系统产品化基础上，开展了高精度光纤延迟线、快速光纤延迟线、太赫兹源和探测器、飞秒激光器、集成太赫兹镜头、高精度二维扫描平台、样品仓单元、信号采集和处理单元、锁相放大器等核心部件的开发工作，是国内少数具备全链条太赫兹核心部件自主研发和生产能力的企业之一。 【岗位需求 1：光学工程师】 岗位职责：1.光学零件（透镜、棱镜、反射镜、光栅等）的仿真；2.光学零件（同上）的公差分析、图纸绘制、加工厂家寻找；3.光学零件的测试与验收；4.根据公司产品与研发需要，设计透射光路、反射光路和分光光路等；5.对设计的光路或系统进行仿真、分析与加工等；6.对设计的光路或者系统进行装调、实验与验收等。任职要求：1.光电工程、精密仪器、仪器仪表、测控技术与仪器等相关专业；2.精通 zemax 或 code v；SolidWorks 或者 CAD，Tracepro3.熟悉几何光学、光谱测量等基本原理；4.主导或参与过光谱仪或者紫外检测器或者荧光检测器全过程者优先考虑；5.硕士及以上学历。【岗位需求2：应用研发工程师】 岗位职责：1、调研行业应用需求，并做相关技术验证，就新应用场景制定全方位解决方案；2、客户现场考察，技术交流等，针对客户需求不断改进应用方案；3、产品整机及应用端测试与改进。任职条件：1.硕士及以上学历，光学、太赫兹、光电子等相关专业，了解光纤光学、光电探测原理；2、熟悉各种光纤光学仪器、器件，有光学系统搭建、调试与系统应用测试经验；3、协助销售开拓新的应用市场4、具有行业应用调研、开发经验优先考虑；5、具有 MATLAB，python，SolidWorks 等多种专业软件操作及数据挖掘能力。【岗位需求3：算法工程师】岗位职责：1.研究太赫兹前沿算法论文与代码复现2.熟悉机器学习与深度学习算法及原理3.之前熟悉python、matlab 、C++中任意两种编程语言任职条件：1.物理学、数学等理科背景优先考虑，接收应届硕士毕业生。【岗位需求4：FPGA工程师】岗位职责：1、FPGA的项目需求分析，任务书、概要设计、详细设计等开发文档的编写；2、负责根据系统设计要求进行FPGA代码的设计、验证与测试、维护；3、配合软硬件工程师进行产品设计过程中的软硬件联调和验证；任职条件：1、通信、信号与信息处理、计算机、电子技术及自动化等相关专业；2、有丰富FPGA设计经验，熟悉主流厂家芯片、国产FPGA芯片系列和开发工具；3、熟悉相关语言，能独立进行FPGA时序设计/分析/仿真；4、熟悉相关通信接口；5、熟悉DDR、PCIe、1000Basex、高速serdes等常用接口者优先录用。6、能够读懂原理图，有一定的硬件电路基础。 【联系方式】应聘公司：青源峰达太赫兹科技有限公司公司地址：山东省青岛市崂山区澳柯玛智慧产业园2号楼3层联系人：人力资源经理 王先生简历投递通道：https://www.instrument.com.cn/job/activity/toSoleIndex?id=143成立20周年，聚焦科学仪器行业＆检验检测行业的，行业专属垂直招聘平台，让找工作变轻松。轻松选公司，每家都和行业相关专注于服务仪器厂商/代理商，检测机构，科研院所/高校，工业企业，学会/协会，政府机构等组织。轻松选职位，每个都和专业相关专注于提供真实有效的行业专属职位，覆盖高级管理，市场营销，技术研发，售前售后，检测分析，科研学术等就业机会。行业精英内推通道，欢迎联系“仪小才”，加微信rencaizhaopin1717。

太赫兹波技术-改变未来世界的十大技术之一。太赫兹波是人类迄今为止了解最少、开发最少的介于无线电波和光波之间一个波段。太赫兹波拥有低能量,宽频谱,强穿透,瞬态性等技术特点,在国防、国土安全、天文、医疗、生物、计算机、通信等科学领域有着巨大的应用价值。　　太赫兹应用技术研究主要分为太赫兹波谱,成像,通信,军事等方向。　　细分领域涉及基础科学研究,质量检测,医学成像,材料无损检测,安全检查,室内局域无线通信,高速局域网络通信,军事国土安全等。　　高功率太赫兹辐射源,高灵敏度太赫兹波探测器,以及太赫兹波器件等关键组件是太赫兹波应用技术推广的基础。　　国际太赫兹市场较为成熟,国内市场处于发展初期。国际太赫兹技术较为成熟,已经逐步进入产业化应用,国际市场高速扩容。全球太赫兹组件和系统的市场将从 2015年的5600万美元增加到2023年的4.15亿美元,2015-2023年复合增长率为25.9%。 (TransparencyMarketResearch)截止到2014年,组件方面,太赫兹源占据较大的市场份额。　　系统方面,光谱系统占据最大市场份额。应用领域方面,非破坏性测试和研究实验室中的应用一起贡献了超过60%的市场应用。　　我国处于太赫兹技术应用拓展初期,政策支持与研发成果落地有望带动相关产业。　　太赫兹技术在国防军工和民用领域具有丰富的下游应用,国防军工领域主要涉及太赫兹雷达,爆炸物、毒气战剂和生物战剂的感测,军工通信(战术通信网,天基通信系统等),军用无损检测等。民用领域主要涉及人体安检,工业无损检测,生物医学(生化检测,医学成像,组织检测)等。　　投资建议:我们建议短期内关注安检和无损检测方向,中期关注太赫兹通信,长期关注太赫兹全产业链化发展。中国电科国产化率达到90%的中国首台太赫兹安检仪研制成功,打破了国外垄断,填补国内空白,目前已经试点推广,随着使用范围进一步扩大,并带动安防安检上下游行业,未来将形成千亿规模。太赫兹波在无损检测非金属复合材料方面相比传统的工业手段有着明显的优势。无线通信带宽已经无法满足物联网迅速发展,无线载波必将进入太赫兹波谱范围,支撑物联网万亿市场规模。　　太赫兹相关主要上市公司：四创电子(股东中国电科38所研发太赫兹人体安检仪),同方股份(子公司同方威视发展了在毫米波/太赫兹波领域业务-安检设备),华讯方舟(研发石墨烯太赫兹芯片,发展太赫兹成像和生物检测业务),大恒科技(太赫兹时域光谱仪),天瑞仪器(太赫兹波谱技术,液相色谱仪检测地沟油),聚光科技(太赫兹技术的地沟油快速检测仪合作研发单位),凤凰光学(太赫兹技术的地沟油快速检测仪合作研发单位),TCL(太赫兹通信)等。

▲图 | 太赫兹扫描隧道显微镜系统（来源：资料图）太赫兹，是介于远红外和微波之间的电磁波，具有光子能量低、穿透性好等特点，在高速无线通信、光谱学、无损伤成像检测和学科交叉等领域具备广泛应用前景，被誉为“改变未来世界的十大技术”之一。简单来看，太赫兹扫描隧道显微镜系统就是一个超快摄影机，只不过它要观察和拍摄的对象是分子和原子世界，并且拍摄的帧率在亚皮秒量级。对于非线性太赫兹科学来说，控制太赫兹脉冲的“载波包络相位”，即激光脉冲的载波与包络之间的关系至关重要，特别是用于超快太赫兹扫描隧道显微镜时。太赫兹载波包络相位移相器的设计和实现，在利用太赫兹脉冲控制分子定向、高次谐波生成、阈上电离、太赫兹波前整形等领域，均具备潜在应用价值。（来源：Advanced Optical Materials）1. 为调控太赫兹的载波包络相位提供新方案据介绍，王天武在中科院空天信息研究院（广州园区）-广东大湾区空天信息研究院担任主任和研究员等职务，研究方向为太赫兹技术。目前，其主要负责大湾区研究院的太赫兹科研队伍建设。该研究要解决的问题在于，常规探测手段只能得到静态的原子形貌图像，无法观察物质受到激发，例如经过激光辐照后的动态弛豫过程图像，即无法观察到激子的形成、俄歇复合、载流子谷间散射等过程，而这些机理的研究，对于凝聚态物理学包括产业化应用都非常重要。原因在于，这些动力学过程发生的时间尺度，往往都在皮秒量级，即万亿分之一秒的时间，任何普通调控手段均无法达到这一时间量级。利用飞秒脉冲激光技术，能显著提高扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，STM）这一扫描探针显微术工具的时间分辨率。但是，目前仍受到多种因素的限制，比如样品和针尖制备困难、针尖的电容耦合效应、脉冲光引起的热膨胀效应等。太赫兹的脉冲宽度位于亚皮秒尺度，其电场分量可被看作一个在很宽范围内、连续可调的交流电流源。因此，将太赫兹电场脉冲与 STM 结合，利用其瞬态电场，即可作用于扫描针尖和样品之间的空隙，从而产生隧穿电流进行扫描成像，能同时实现原子级空间分辨率和亚皮秒时间分辨率。如前所述，太赫兹扫描隧道显微镜系统好比一个超快摄影机。但是，太赫兹电场脉冲和 STM 的实际结合过程，却并非那么简单，中间要攻克诸多难题。其中一个最基础的重要难题，在于太赫兹源的相位调控技术。太赫兹扫描隧道显微镜系统是利用太赫兹激发针尖尖端和样品之间的空隙，来产生隧穿电流并进行采样。不同相位太赫兹源的电场方向不一样，这样一来所激发的隧穿电流的方向亦不相同。根据不同样品施加不同相位的太赫兹源，可以更好地匹配样品，进而发挥系统性能优势，借此得到高质量光谱。因此，通过简单高效的途径，就能控制太赫兹脉冲的载波包络相位，借此实现对于隧道结中近场太赫兹时间波形的主动控制，同时这也是发展超快原子级分辨技术的必备阶段。通常，超短脉冲的载波包络相位，必须通过反馈技术来稳定。除少数例子外，比如用双色场激光等离子体产生的太赫兹辐射源，大多数商业化设备产生的太赫兹脉冲的载波包络相位都是锁定的，例如人们常用的光整流技术生成的太赫兹脉冲。多个太赫兹偏振元件组成的复杂装置，可用于控制太赫兹脉冲的载波包络相位。然而，鉴于菲涅耳反射带来的损耗，致使其插入损耗很大，故无法被广泛应用。另外，在太赫兹波段，大部分天然材料的色散响应较弱、双折射系数较小，很难被设计成相应的载波包络相位控制器件，因此无法用于具有宽频率成分的太赫兹脉冲。与天然材料相比，超材料是一种由亚波长结构衍生而来的、具有特殊光学特性的人工材料，其对电磁波的色散响应和双折射系数，均可进行人为定制。虽然超材料技术发展迅猛。但是，由于近单周期太赫兹脉冲的宽带特性，利用超材料对太赫兹脉冲的载波包络相位进行控制，仍是一件难事。为解决这一难题，王天武用超材料制备出一款芯片——即柔性太赫兹载波包络移相器，专门用于控制太赫兹脉冲的载波包络相位。该芯片由不同结构的超材料阵列组成，可在亚波长厚度和不改变太赫兹电场极化的情况下，实现对太赫兹载波包络相位的消色差可控相移，其对太赫兹脉冲的载波包络相位的相移调制深度高达 2π。相比传统的太赫兹载波包络相位移相器，该移相器具有超薄、柔性、低插损、易于安装和操作等优点，有望成为太赫兹扫描隧道显微镜系统的核心部件。近日，相关论文以《基于超材料的柔性太赫兹载波环移相器》（Flexible THz Carrier-Envelope Phase Shifter Based on Metamaterials）为题发表在 Advanced Optical Materials 上，李彤和全保刚分别担任第一和第二作者，王天武和空天信息创新研究院方广有研究员担任共同通讯作者。▲图 | 相关论文（来源：Advanced Optical Materials）审稿人认为：“此研究非常有趣、简明扼要，研究团队完成了一套完备的工作体系。该芯片的设计和实现，为调控太赫兹的载波包络相位提供了新的解决方案。”2. 建立国际领先的太赫兹科学实验平台据介绍，王天武所在的研究院，围绕制约人类利用太赫兹频谱资源的主要科学问题和技术瓶颈，致力于形成一批引领国际的原创性理论方法和太赫兹核心器件技术，以建立国际领先的太赫兹科学实验平台。他说：“太赫兹扫描隧道显微镜是我们院的一大特色，该设备摒弃了此前施加电压的方式，以太赫兹为激发源，去激发探针尖端和样品之间的间隙，从而产生隧穿电流并进行成像。相关技术在国内属于首创，在国际上也处于领先水平。”在诸多要克服的困难中，太赫兹载波包络相位的调制便是其中之一。入射太赫兹的相位大小对激发的隧穿电流的幅值、相位等信息影响甚大，是提高设备时间和空间分辨率必须要解决的重要问题之一。由于设备腔体比较长，并且腔体内部为高真空环境，与外界空气是隔绝的。传统的太赫兹相位改变方式比较难以实现，因此需要研发新型的相位调制器件。而该课题立项的初衷，正是希望找到一种结构简单、但是对太赫兹载波包络相位调制效率高的方法和装置，以便更好地服务于太赫兹扫描隧道显微镜系统。在文献调研的初始阶段，该团队商定使用超材料来制作太赫兹相位调制器。具体来说，其利用特定的金属分裂环谐振器的几何相位、以及共振相位，来控制太赫兹脉冲的载波包络相位值。之所以选择金属分裂环谐振器作为基本相控单元，是因为在一定条件下，它对太赫兹具有宽谱响应。当任意方向的线偏振波与谐振器耦合时，入射电场分量可映射到平行于谐振器对称轴和垂直于谐振器对称轴，借此可以激发谐振器的对称本征模和反对称本征模。此时，通过改变金属分裂环谐振器的几何相位和共振相位，散射场的某一偏振分量的电场相位会相应延迟，大小可以轻松覆盖 0-2π。但是，由于存在电偶极子的双向辐射，导致金属分裂环谐振器存在明显的反射和偏振损耗。为此，课题组引入了一对正交的定向光栅，利用多光束干涉的方式解决了谐振器插入损耗大的问题。随之而来的另一难题是，由于正交光栅的存在，导致入射波和透射波之间的电场偏振始终是垂直的，在太赫兹扫描隧道显微镜系统的工作中，这是不被允许的。好在样品均是由互易材料制成的，于是这一问题很快迎刃而解。随后，该团队采用常规紫外光刻、电子束沉积以及聚酰亚胺薄膜上的剥离技术，制备出相关样品，并利用太赫兹时域光谱系统，对所制备的样品性能进行表征。当入射的太赫兹脉冲，依次被样品中不同的微结构阵列调制时，研究人员通过太赫兹时域光谱测量，清晰观察到了太赫兹脉冲的时间波形的变化，且与仿真结果十分吻合。此外，课题组还在广角入射和大样品形变时，验证了该样品的鲁棒性。总而言之，该成果为宽带太赫兹载波包络相位的控制，提供了一种新型解决方案，并在不改变太赫兹电场极化的情况下，利用“超材料”在亚波长厚度的尺度上，实现了针对宽带太赫兹载波包络相位的消色差可控相移。关于这一部分成果的相关论文，也已发表在《先进光学材料》期刊。（来源：Advanced Optical Materials）据介绍，此次芯片能把太赫兹的相位最高移动至 2π 大小，并且具有大的光入射角度和良好的柔韧性等优点，在太赫兹扫描隧道显微镜系统，以及其他相关领域有较高的应用价值。但是，该芯片目前仍存在一个缺点，即无法做到太赫兹载波包络相位的连续调制。这是由于，采用的金属分裂环谐振器是单次加工制成的，所能调制的几何相位和共振相位已经确定，无法再被人为改变。因此，使用过程中只能通过加工特定结构的芯片，来实现所需相位的调制。未来，该团队打算将当下比较热门的二维材料、相变材料、液晶材料等材料集成到芯片中，这些材料的优势在于光学性能可被人为改变。同时，其还将综合电、光、热等手段，实现金属分裂环谐振器几何和共振相位的主动控制，从而实现对太赫兹脉冲的连续载波包络相位调制。此外，课题组也会继续优化微加工工艺和原料制备流程，进一步提升芯片的综合性能指标，比如器件的低插入损耗、高工作带宽等，同时也将降低制造成本，以便后续的产业化推广。

近年来，随着国际恐怖主义的扩散和世界性灾害的发生，防恐、减灾、构建安全的现代社会已成为世界共同的紧要课题。欧、美等发达国家对利用太赫兹辐射波技术给予了很大的关注。　　在欧洲，政府和企业围绕太赫兹技术的广泛应用，加强产学研合作的研发日益活跃。2000年以后，在欧洲第五、第六研究开发框架计划(Informationt Society Technologies，IST)的有关项目里，围绕太赫兹波段医疗、通信技术应用的研究非常活跃。英国在2000-2003年开展了WANTED(Wireless Area Networking of Terahertz Emitters and Detectors)项目研究，开发了l-10太赫兹的广域半导体振动器和检波器,研讨Tbps级WAN的可能性 同一时期,英国还开展了TERAVISION(Terahertz Frequency Imaging Systems for Optically Labeled Signals)项目,开发应用高功率、小型近红外短脉冲激光的小型医用太赫兹脉冲成像装置,并通过风险企业TeraView取得了产业化进展。法国在2001-2004年实施NANO-TERA项目(Ballistic Nanodevices For Terahertz Data Processing),研究太赫兹波段信号处理装置。瑞典在2002-2004年开展了SUPER-ADC(A/D converter in superconductor-semiconductor hybrid technology)项目研究,旨在实现高温超导体和半导体混合的超高速AD转换器。　　近年来，以美国防高级研究计划署DARPA等为中心,积极推进以国防为主要目的尖端技术开发和超高速电子领域的相关项目研究。如开展TIFT(Terahertz Imaging Focal-plane-array Technology)项目研究,开发安全应用方面的小型高感度太赫兹感测系统。2003-2006年进行TFAST(Technology for Frequency Agile Digitally Synthesized Transmitter)项目研究,开发高速通信、定相整列天线发射机(phased-array antena)的数字化应用超高速IC。从2005年开始实施SWIFT(Submillimeter Wave Imaging FPA Technology)项目,开发安全防卫用的成像应用亚毫米波FPA组合装置。美国已有超过10家企业在太赫兹波相关产品的开发方面取得进展。如Picometrix公司开发的宇宙飞船外壁薄板内部缺陷检查用太赫兹成像系统已在美国国家宇航局NASA投入使用。Physical Sciences Inc.、波音等公司也积极进行太赫兹波在安全领域应用的研究开发。（2005年9月20日）

p　　太赫兹波在电磁频谱中介于毫米波和红外之间，在材料科学、信息传输、环境监测、生命健康等诸多领域有广阔的应用前景。例如，利用太赫兹波可穿透非金属和非极性材料(如纺织品、纸板、塑料和木料等)而不产生电离损伤的特点，太赫兹成像技术在无损检测、人体安检和生物医学等领域具有重要应用价值。由于处在基于宏观经典理论电子学与基于微观量子理论的光子学之间的过渡区，太赫兹光源和探测器等核心关键器件的效率低下或需在低温下工作，太赫兹科学技术的发展受到了核心器件缺乏的严重制约。/pp　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、中国科学院纳米器件与应用重点实验室秦华课题组在“十一五”末成功开发了基于氮化镓高浓度二维电子气的室温、高速、高灵敏度太赫兹探测器。“十二五”期间，课题组围绕探测器的优化、可制造工艺和模块化集成等关键技术，初步形成了材料-器件-工艺-电路-集成的技术能力，成功开发了室温工作的高灵敏度单像元探测器模块和太赫兹焦平面成像器件，为进一步发展面向太赫兹成像和通信等应用的核心器件研制提供了关键技术支撑。目前课题组已经成功研制出单像元、线阵列和焦平面太赫兹成像模组。/pp　　图1所示的是针对220 GHz、340 GHz、650 GHz和850 GHz等大气吸收窗口研制的单像元太赫兹探测器模块。模块的电压响应度大于1 MV/W，等效噪声功率小于50 pW/Hz1/2，响应时间小于1& #956 s，其综合指标优于热释电和高莱等商业化太赫兹探测器。单像元模块的高速和高灵敏度性能已在中国电子科技集团公司第五十研究所的快速太赫兹成像仪和成都电子科技大学的太赫兹通信演示系统中得到试验验证。/pp　　图2所示的是规模为32× 32的焦平面和1× 64的线阵列太赫兹成像芯片，属于我国首次实现的基于场效应混频探测技术的太赫兹成像器件。其中，面阵列成像芯片由基于氮化镓的阵列探测器和基于CMOS的阵列读出电路通过倒装焊技术互连而成，线阵列成像芯片可由基于氮化镓的线阵列探测器和CMOS线阵列读出电路直接互连而成。/pp　　图3(a)所示为0.9 THz太赫兹光斑和0.34 THz牛顿干涉环的视频成像截图。图3(b)所示为1× 64线阵列成像器件探测得到340 GHz的一维太赫兹光斑图像。图5为对旋转塑料叶片进行实时成像的视频，帧频达到29Hz。基于目前已掌握的核心器件设计与工艺技术，可进一步扩大像素规模，近日已试制成功规模为128× 128的探测器阵列。/pp　　研制工作得到了苏州纳米所纳米加工平台、测试分析平台和相关合作团队的大力支持。在太赫兹焦平面成像芯片的研制中，中国电子科技集团公司第四十四所罗木昌博士领衔的合作团队研制开发了基于CMOS的阵列读出电路和成像信号处理系统，并承担了芯片互连和封装工艺的技术开发工作。/pp　　场效应混频探测器的研究工作得到了国家重点基础研究发展“973”计划、中科院“百人计划”、中科院重要方向性项目和国家自然科学基金等项目的支持。　/pp style="text-align: center "img width="450" height="450" title="01.jpg" style="width: 450px height: 450px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/45779c52-57c8-4ebc-9fa4-fc5eb69a2afd.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp style="text-align: center "图1. 单像元太赫兹探测器模组及其扫描成像。/pp style="text-align: center "img title="02.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/3511e5b9-ef9e-4126-a5b3-87656719a3c4.jpg"//pp style="text-align: center "图2. 32× 32焦平面和1× 64线阵列太赫兹成像芯片。/pp style="text-align: center "img width="450" height="469" title="03.jpg" style="width: 450px height: 469px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/212d7e26-5fa3-4b58-b624-c77457012250.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp style="text-align: center "图3. 焦平面和线阵列太赫兹成像。br//p

记者日前从中科院苏州纳米所获悉，该所成功研制出在室温下工作的太赫兹自混频探测器，从而填补了该类探测器的国内空白。　　据了解，作为人类尚未大规模使用的一段电磁频谱资源，太赫兹波有着极为丰富的电磁波与物质间的相互作用效应，不仅在基础研究领域，而且在安检成像、雷达、通信、天文、大气观测和生物医学等众多技术领域有着广阔的应用前景。目前，室温微型的固态太赫兹光源和检测器技术尚未成熟，众多太赫兹发射&mdash 探测应用还处于原理演示和研究阶段。室温、高速、高灵敏度的固态太赫兹探测器技术是太赫兹核心器件研究的重要方向之一。　　自2009年起，苏州纳米所秦华、张宝顺、吴东岷课题组就致力于太赫兹波&mdash 低维等离子体波相互作用及其调控研究。该团队在2009年年底取得突破性进展，在GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管的基础上研制成室温工作的高灵敏度高速太赫兹探测器，首次实现了对1000GHz的太赫兹波的灵敏检测。　　经过3年多的技术攻关，研究团队进一步突破了太赫兹天线、场效应混频和器件模型等关键技术，掌握了完整的场效应自混频太赫兹探测器技术。　　目前，苏州纳米所研制的太赫兹探测器探测频率达到800～1100GHz，电流响应度大于70mA/W，电压响应度大于3.6kV/W，等效噪声功率小于40pW/Hz0.5，综合指标达到国际上商业化的肖特基二极管检测器指标，并成功演示了太赫兹扫描透视成像和对快速调制太赫兹波的检测。　　据介绍，该项技术可进一步发展成大规模的太赫兹焦平面成像阵列和超高灵敏度的外差式太赫兹接收机技术，为发展我国的太赫兹成像、通信等应用技术提供核心器件与部件。

2006年11月，英国物理学家如今正在研制一种杀伤力最强的太赫兹射线，并尝试用它破坏生长在培养器中的皮肤癌细胞。利物浦大学的这一试验将帮助科学家进一步了解太赫兹技术在治疗人类疾病上的运用。据英国广播公司报道，这是科学家首次进行利用太赫兹技术杀伤癌细胞的试验，这一技术还将运用于遗传物质的识别。　　太赫兹波是指频率在0.1至10太赫兹(波长为3000至30微米)范围内的电磁波，在电磁波谱上位于微波和红外线之间。这一波段的电磁辐射具有很强的透视能力，可以作为一种特殊的“探针”用来对物质内部进行深入研究。　　太赫兹射线不仅可以检测出脱氧核糖核酸(DNA)物质的转变，而且能够帮助医生根据个体患者的遗传信息实施相应的药物治疗。此外，由于太赫兹波具备穿透衣服、纸张、木头、墙体、塑胶和陶瓷等物体的能力，因而还被运用于探测隐秘武器、识别爆炸物和毒品。太赫兹波还能“感受”到分子的振动和旋转，因而可以用来对物质的内部进行深入研究。利物浦大学的研究人员如今正在开发这一“杀伤力”最为强大的技术，使其广泛运用于各个领域。　　研究人员指出，细胞死亡的形式分成两大类：一是凋亡——细胞招致损伤而导致胀大和破裂 二是细胞的计划性死亡——细胞的自然老化。前者是在液体环境下迅速变化完成的，而后者则不是。这两种形式的不同之处在于细胞保持水分程度的差异。　　利用太赫兹射线治疗皮肤癌正是建立在这样的理论基础之上——癌细胞与其他组织水分中的细胞差别甚微，通常癌细胞相对来说更大、更活跃。因而，含水量较多的癌细胞才能被组织水分中大量吸收的太赫兹射线杀死。　　研究人员认为，现在迫切需要的就是从第四代光源中制造高能量太赫兹射线。太赫兹成像和太赫兹光谱能够破译出在低能量太赫兹射线下所得到的肿瘤影像的结构和成分 能量高的太赫兹射线有利于近场成像。而高清晰度的太赫兹成像和太赫兹光谱对识别癌细胞非常重要。　　据介绍，基底细胞癌(BCC)是最常见的皮肤恶性肿瘤。这种皮肤癌细胞会对皮肤、组织甚至骨头造成损害，并且能导致死亡。40%的患者会转化为多发性病变。脸和脖子是最为常见的局部病变部位，常常需要实施大规模的整形外科手术。英国每年有3万多起BCC案例，65岁以上的人中有1/5的人可能罹患该病。　　参与此项研究的利物浦大学物理学教授Peter Weightman说：“第四代光源的产生与直线加速器原型密不可分。而破坏组织培养器中癌细胞的太赫兹射线的部分能量来源就是加速器周围高速运转的电子。”“培养器是用来繁殖皮肤癌细胞的，而太赫兹射线是用来轰击这些癌细胞的。当太赫兹射线照射到培养器的时候，射线波被浸泡癌细胞的液体吸收，吸收放射性物质后的液体进入到癌细胞内部，从而将癌细胞彻底杀灭。”他补充道。　　据悉，开发太赫兹射线项目是由英国西北地区发展署资助的，该项目的开发将用到由达斯伯里实验室开发的第四代光源的原型。

1. 太赫兹技术太赫兹（Terahertz，THz）又称远红外波，被评为“改变未来世界的十大技术”之一，其频率位于0.1 THz至10 THz，如图1所示。从能量辐射角度，太赫兹辐射能量介于电子与光子之间，在无线电领域被称为亚毫米波，在光学领域通常被命名为远红外辐射。太赫兹波段两侧的微波与红外波段技术研究已经非常成熟，且得到了广泛应用。然而，由于太赫兹源的功率强度和太赫兹接收器的探测灵敏度落后于邻近的微波和红外波段，一定程度上限制了太赫兹技术发展，使得该频段很长一段时间被称为“太赫兹间隙”。从本世纪八十年代中期以来，伴随着物理学超快激光技术的发展，太赫兹源越来越强大，探测器也越来越灵敏，太赫兹技术得以迅猛发展。太赫兹时域光谱技术、太赫兹成像技术以及利用非线性效应产生大功率太赫兹是其中为数不多的重大突破，将太赫兹研究推向了中心舞台。太赫兹技术在无极性非金属材料检测方面明显优于传统方法，而且比其他方法有更高的时间分辨率，极大促进了太赫兹技术在无损检测领域应用。图1 THz波频谱分布2. 太赫兹时域光谱系统依据太赫兹波源类型差异，太赫兹检测技术可分为脉冲型和连续型。连续型太赫兹成像系统效率较高，但其频谱宽度较窄且缺乏时间信息。这促使脉冲型太赫兹时域光谱（Terahertz-time domain spectroscopy, THz-TDS）技术成为无损检测与分析领域的“舞台新星”。该技术具有以下独特优点：（1）相干性：由于光电导与光整流产生太赫兹脉冲的独特机制，使得其单色性较好，具有极强时间与空间相干性，太赫兹脉冲的相干长度甚至可以达到ns量级。这一特性使太赫兹相干测量技术得以实现。（2）强穿透性：太赫兹的穿透性与物质的颜色等物理性质无关，仅仅取决于物质的极性，太赫兹无法透过极性物质，而对于纸张、陶瓷以及涂层等非极性材料，太赫兹对绝大部分非极性物质具有极强的穿透性，其透过非极性物质时能量衰减极小。（3）低能性：相较于物质中各种化学键的键能，1 THz单光子能量远低于键能，一般仅仅为4.1 meV，不会引起物质发生电离作用，也就不会导致被测物质损伤，从而保证了该技术的安全性。（4）瞬态性：太赫兹脉冲时间宽度通常仅为皮秒量级，甚至能达到亚皮秒量级，可以用于材料的超快过程研究。（5）特征指纹性：脉冲太赫兹辐射的频谱范围从数百GHz到几THz，而许多生物大分子的振动和转动能级、以及半导体和超导材料的声子振动能级均落在太赫兹频段。分子振动和转动能级在太赫兹频段往往具有独特的吸收峰，这种独特的吸收特性使得每种物质拥有独一无二的指纹吸收谱。因此，特征指纹性使得太赫兹技术在光谱分析和物质识别等方面具有得天独厚的优势和广阔的应用前景。太赫兹时域光谱系统检测原理，如图2所示。图2 太赫兹时域光谱系统原理飞秒脉冲激光器产生飞秒脉冲激光，脉冲激光在光纤中传输会产生色散、偏振以及非线性效应等，这些现象均会对脉冲品质产生不利影响。在光纤中传输后的飞秒脉冲激光首先需要进行色散补偿，再由偏振分束镜将飞秒激光分为探测光和泵浦光两束，探测光将会直接照射在用于探测的光电导天线上，另一束泵浦光先汇聚在太赫兹发射器上并通过光电导天线两侧的偏置电压产生THz脉冲。最后用准直透镜和非球面聚焦透镜对THz脉冲聚焦后，将THz脉冲准直聚焦照射在待测样品上，携带样品信息的THz信号再次经过分束器的反射后返回太赫兹探测器，光电导天线检测器上的探测光通过测量THz电场的变化来获得微弱的电流信号，该电流信号经过锁相放大等操作后转化为THz时域信号波形，最后计算机通过A/D转换器等效采样收集获得样品的THz检测信号。3. 太赫兹无损检测技术研究进展由于太赫兹技术的安全性、高分辨率和无接触非破环性等优点，在无损检测领域备受关注，该技术在检测领域主要可分为以下两个方面：（1）缺陷成像太赫兹（Terahertz, THz）成像技术在许多领域被视为最前沿技术之一，在无损检测中取得了巨大进步。中国矿业大学范孟豹教授课题组在THz成像取得了相关研究进展。2020年，该团队基于时域有限差分数值模型模拟了热障涂层不同脱粘缺陷情况下的太赫兹信号，基于支持向量机方法实现了缺陷自动辨识。同年，发表了太赫兹成像技术进展综述论文。2021年，团队分析了太赫兹图像乘性噪声产生机理，提出基于同态滤波的THz图像增强模型，消除了太赫兹图像局部伪影，提高了图像的边缘强度。同年，课题组结合蜂窝材料纹理提出了新型滤波算子，称为苯环算子，消除了边缘与高斯-泊松噪声在高频混叠现象，提高成像质量。同时，撰写了THz超分辨率成像系统与信号处理技术综述论文。图3 苯环算子去噪方法（2）参数检测参数测量是表征材料服役与状态关键一环，在无损检测行业中备受关注。White首次使用反射式THz时域光谱系统对热障涂层厚度进行检测，但在其研究中取热障涂层折射率为固定经验值，并不能适用不同制备工艺条件和所有服役工况下的热障涂层；Fukuchi提出定位THz反射信号的三个反射峰，通过朗伯比尔定理获得了热障涂层的折射率，该方法需要THz信号的反射峰，不适应于薄涂层与多层结构的涂层。Krimi等人利用广义的Rouard模型来模拟任意多层薄膜内的太赫兹波与物质的相互作用，然而其使用的遗传优化算法存在收敛速度慢、控制变量较多等问题。近年来，随着人工智能方法快速，发展太赫兹与机器学习相结合参数测量方法应用广泛。中国矿业大学范孟豹教授课题组在参数测量方面取得了相关研究进展。2020年，范孟豹教授团队构建了多层涂层太赫兹信号解析模型，提出了基于全局优化算法减小实验与仿真信号间残差，反演出涂层厚度与折射率参数。2021年，课题组提出了差分进化自适应教与学优化算法，平衡全局与局部寻优能力，准确求解出热障涂层材料参数。同年，课题组针对Fuhucki方法需要手动定位反射的问题，提出了将长短时记忆神经网络与太赫兹技术相结合，完成了时域信号中多反射峰自动定位，实现热障涂层厚度与折射率在线测量。2022年，团队从THz参数测量机理出发，分析出折射率测量需要频域信息，据此开展了小波时频研究，并基于卷积神经网络建立了时频图与厚度、折射率间数学映射。同年，团队提出了全新的THz参数测量视角，深入探究了THz波与热障涂层间作用机理，发现了THz信号前两反射峰携带了测厚关键信息，阐述了实验与仿真信号在峰值处吻合度高的原因。据此，提出了基于模型驱动的THzResNet网络新结构，形成了可解释网络框架，最终实验结果表明THzResNet能够准确预测出热障涂层厚度，测量误差小于1%。图4 多反射峰自动定位方法图5 THzResNet新结构4. 总结随着材料科学技术进步，非金属材料应用逐渐广泛，使得具有非接触、非电离、波长短等优点太赫兹技术必将成为无损检测行业新星，解决缺陷成像与光学参数测量的行业痛点问题。作者简介范孟豹，博士，教授，博士研究生导师，机器人工程系主任，专业负责人，入选江苏省六大人才高峰资助计划。2009年6月毕业于浙江大学控制科学与工程专业，获工学博士学位，2015年1月至2016年1月在英国Newcastle University大学做访问学者。主要研究方向为智能机器人感知理论及应用研究。作为项目负责人，主持国家自然基金项目3项、JKW基础加强项目子课题、“863”计划子课题、江苏省自然科学基金面上项目、高等学校博士学科点专项科研基金新教师项目、国家博士后科学基金特别资助项目、国家博士后科学基金面上项目等项目，承担各类项目近30项。在国内外期刊及学术会议上发表SCI收录论文50余篇、EI收录10余篇。申请国家发明专利40余项，授权发明专利25项，出版专著1部。获国家安全生产监督管理总局科技进步一等奖、浙江省科技进步三等奖、中国腐蚀与防护学会一等奖等省部级奖励3项。担任科技部重点研发项目评审专家、教育部和浙江省科技奖励评审专家、国家自然科学基金项目函评专家、重庆与江西省基金项目评审专家，担任IEEE Transactions on Industrial Informatics、IEEE Transactions on Industrial Electronics、Mechanical Systems and Signal Processing、IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement、NDT&E International、Measurement、IEEE Sensors Journal、机械工程学报、中国机械工程等30多个期刊审稿人。欢迎对太赫兹检测技术有兴趣的同行通过邮件联系：wuzhi3495@cumt.edu.cn。近三年课题组与太赫兹检测技术相关的学术论文：(1) 参数测量[1] Binghua Cao, Mengyun Wang, Xiaohan Li, Mengbao Fan, et al. Accurate thickness measurement of multilayer coatings on metallic substrate using pulsed terahertz technology. IEEE Sensors Journal, 2020, 20(6): 3162-3171.[2] Fengshan Sun, Mengbao Fan, Binghua Cao, et al. Terahertz based thickness measurement of thermal barrier coatings using long short-term memory networks and local extrema[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2022, 18(4): 2508-2517.[3] Fengshan Sun, Mengbao Fan, Binghua Cao, et al. THzResNet: A physics-inspired two-stream residual network for thermal barrier coating thickness measurement [J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2022, Early Access.[4] 孙凤山, 范孟豹, 曹丙花, 等. 基于时频关键信息融合的热障涂层太赫兹准确测厚方法. 机械工程学报, 2022. (录用).[5] 曹丙花, 郑德栋, 范孟豹, 孙凤山, 等. 基于太赫兹时域光谱技术的多层涂层高效可靠测厚方法[J]. 光学学报, 2022, 42(01): 127-137.(2) 缺陷成像[1] Binghua Cao, Enze Cai, Mengbao Fan. NDE of Discontinuities in thermal barrier coatings with terahertz time-domain spectroscopy and machine learning classifiers[J]. Materials Evaluation, 2021, 79(2) :125-135.[2] 曹丙花, 李素珍, 蔡恩泽, 范孟豹, 淦方鑫.太赫兹成像技术的进展[J]. 光谱学与光谱分析, 2020, 40(09): 2686-2695.[3] 曹丙花, 张宇盟, 范孟豹, 孙凤山, 等. 太赫兹超分辨率成像研究进展[J]. 中国光学, 2022, 15(03): 405-417.[4] 孙凤山, 范孟豹, 曹丙花, 等. 基于几何纹理与Anscombe变换的蜂窝材料太赫兹图像降噪模型[J]. 机械工程学报, 2021, 57(22): 96-105.[5] 孙凤山, 范孟豹, 曹丙花, 等. 基于混沌映射与差分进化自适应教与学优化算法的太赫兹图像增强模型[J]. 仪器仪表学报, 2021, 42(04): 92-101.

据《每日科学》网站2009年5月31日报道，美国科学家首次设计出一款多像素太赫兹频率(THz)光波调制器，将来有望广泛应用于生物光谱学和半导体结构成像研究。　　太赫兹辐射是指频率从0.37THz到10THz，波长介于无线波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射区域，所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。对太赫兹辐射的正式研究，可以追溯到很多年前，但直到1990年高效生成和检测辐射的方法成为可能后，该研究才变得越来越普遍。　　美国莱斯大学物理学家丹尼尔米特尔曼和他在桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室的同事，使用一种特异材料来控制太赫兹波束的流出。之所以称之为特异材料，是因为它包含数组微观分裂的金属环，这些圆环可由附近的电极控制。通过调节圆环的电容来调整辐射水平。也就是说，赫兹光(即T射线)可以通过调制器进行转换，由调制器决定光线能否通过。该调制器由16个像素组成，呈4×4阵列。　　米特尔曼称，第一次对太赫兹波束进行电控非常重要。要使光束能够穿过整个平面，而不呈现线性爆裂状态，进而促成光波成像，这是第一步。调制器的切换速度大约为1兆赫，与现今数据传输的最快速率相比并不算快。但他认为，对许多T射线成像任务来说，高带宽并不是必需的。目前他们正在设计一个较大的32×32像素阵。　　该研究成果将在2009年激光与电学/国际量子电子学会议(CLEO/IQEC)上提出。该会议将于5月31日至6月5日在美国巴尔的摩召开。

p style="text-indent: 2em text-align: justify "strong仪器信息网讯 /strongspan style="text-indent: 2em "太赫兹光谱与测试应用研讨会”暨“太赫兹光谱与测试工作组”成立大会于2020年1月12日在天津举行。本次大会由毫米波太赫兹产业发展联盟主办，莱仪特太赫兹（天津）科技有限公司承办，爱德万测试（中国）管理有限公司、中国科学院上海微系统与信息技术研究所与天津大学精密仪器与光电子工程学院联合协办。近百位太赫兹领域的专家学者、各领域的企业用户齐聚天津，分享科研成果、企业需求，共话太赫兹技术与产业发展道路。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "太赫兹电磁波段具有频谱资源丰富、穿透性强等特点。随着太赫兹科学技术研究的不断发展，技术应用需求市场正在形成，其中尤为突出的是对于太赫兹光谱技术应用需求。太赫兹光谱检测与成像技术作为太赫兹领域的基础技术，正在食品安全、公共安全、材料科学及生物技术领域显示出其独特的优势和广阔的应用前景。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "国内太赫兹科技研究发展迅速，对太赫兹技术的应用需求与日俱增，将带动国内太赫兹光谱检测与成像技术相关的芯片、模块、系统以及太赫兹数据的爆发式增长。据统计数据显示，2017年中国太赫兹光谱检测与成像技术的市场规模约为2亿元，预计2020年将达5亿元，到2023年中国太赫兹光谱检测与成像技术的市场规模将超10亿元。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/6e629ed1-2554-421c-bd65-6f74be431475.jpg" title="会议照片.jpg" alt="会议照片.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong style="text-indent: 0em "会议现场/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在此次会议上，毫米波太赫兹产业发展联盟特别成立了“太赫兹光谱与测试工作组”，旨在通过工作组的努力，推动太赫兹光谱技术的应用及其标准化工作，并促进太赫兹光谱检测应用的发展，填补我国太赫兹频段物质光谱与材料电磁特性数据库的空白。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "会议由毫米波太赫兹产业发展联盟秘书长刘海瑞主持，他首先对联盟的组织架构、联盟单位、工作进展以及“太赫兹光谱与测试工作组”的主要成员进行了介绍，并宣布“毫米波太赫兹产业发展联盟· 太赫兹光谱与测试工作组”正式成立。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/8627ed3b-02fd-479f-9ffe-8033d602f756.jpg" title="刘海瑞.jpg" alt="刘海瑞.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong style="text-indent: 0em "毫米波太赫兹产业发展联盟秘书长 刘海瑞/strong/ppstrong style="text-indent: 0em "/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "随后，揭牌仪式正式开始，由天津市科学技术委员会生物医药处处长王锐与太赫兹光谱与测试工作组组长、天津大学何明霞教授共同揭牌，并为工作组理事单位颁发牌匾。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/2ade9f08-8358-4590-9183-96bd5c54051a.jpg" title="揭牌.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0" alt="揭牌.jpg"//pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/5e497f39-5a58-4659-b731-631b58547eeb.jpg" title="揭牌2.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0" alt="揭牌2.jpg"//pp style="text-indent: 0em text-align: center "strong揭牌仪式/strong/ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/fd76136e-a905-43b6-8c70-20314ad4b7da.jpg" title="lingjiang .jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0" alt="lingjiang .jpg" style="width: 600px height: 400px "//pp style="text-indent: 0em text-align: center "strong颁发理事单位牌匾/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "天津大学精密仪器与光电子工程学院院长曾周末教授、太赫兹光谱与测试工作组组长、天津大学精仪学院何明霞教授和首都师范大学张存林教授分别致辞，表达他们对工作组成立的祝贺与期望。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/972b8f45-0e07-4ef3-8c0c-fe7b135d16a5.jpg" title="院长.jpg" alt="院长.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong style="text-indent: 0em "天津大学精密仪器与光电子工程学院 院长 曾周末/strong/ppstrong style="text-indent: 0em "/strong/pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/a3dd1525-346b-4d55-8f44-68c3d1116704.jpg" title="hemingxia.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0" alt="hemingxia.jpg"//ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong赫兹光谱与测试工作组组长、天津大学 教授 何明霞/strong/ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/b3ce6e8f-0196-47d8-9023-b491d0cad414.jpg" title="张存林.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0" alt="张存林.jpg" style="width: 600px height: 400px "//pp style="text-indent: 0em text-align: center "strong首都师范大学 教授 张存林/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "大会报告环节中，8位太赫兹领域的专家及工作者进行了精彩的分享。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/90b59608-61c7-45d5-9ecd-0659b8c93984.jpg" title="年夫顺.jpg" alt="年夫顺.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong中国电子科技集团有限公司 首席科学家 年夫顺/strongbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong报告题目：基于电子学的太赫兹材料电磁特性测试与结构成像技术研究进展/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在材料测量中，太赫兹材料测量可以深入材料内部，具有电磁特性且对人体无害，有其不可替代性。年夫顺从太赫兹工程相关问题思考、关键技术仪器设备、材料电磁特性测量、材料三维结构成像仪及团队建设未来展望几个部分进行了分享。他还指出，太赫兹目前还没有相应的标准，需要联盟和工作组的共同努力，将太赫兹技术“发扬光大”。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/facef07b-04f9-4eec-9199-37709da8242f.jpg" title="朱亦鸣.jpg" alt="朱亦鸣.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong上海理工大学 教授 朱亦鸣 /strongbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong报告题目：太赫兹波谱技术进展及其应用/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "太赫兹因其独特的性质已成为各国争相抢占的科学制高点，它既是科学前沿，又是国家的重大需求。朱亦鸣从目前国内太赫兹技术的发展状况，以及它在食用油油品检测、危险品检测、公共安全检测、中药有效成分检测和癌细胞检测等相关领域的应用对国内太赫兹发展的整体状况进行了介绍。随后，他还分享了太赫兹成像新技术——太赫兹近场超分辨显微镜。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/3d3627d6-6994-4227-aaf4-1f650554325c.jpg" title="黎华.jpg" alt="黎华.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong中国科学院上海微系统与信息技术研究所 研究员 黎华/strongbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong报告题目：新型太赫兹激光光频梳及光谱应用/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "科学与应用的发展对表征技术提出了新的需求，包括超高空间分辨、超快时间分辨及精细光谱分辨等，且表征方法也在向低能量尺度表征发展。黎华基于高性能半导体太赫兹量子级联激光器与光频梳，结合近场显微技术，实现了太赫兹波段时间、空间、光谱的高分辨，解决了色散，主/被动稳频三大挑战，并在国际上首次实现了紧凑型实时太赫兹光谱仪。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/60ae14fe-ace0-4b87-bd15-cd818d3985ae.jpg" title="曲秋红.jpg" alt="曲秋红.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong莱仪特太赫兹（天津）科技有限公司 技术总监 曲秋红/strongbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong报告题目：太赫兹光谱检测应用研究及莱仪特检测平台/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "太赫兹技术应用前景十分广泛，但太赫兹光谱技术发展还存在很多在技术、成熟度及应用场景中的问题。曲秋红在报告中对莱仪特太赫兹（天津）科技有限公司的检测平台进行了简要的介绍，并分享了平台为食品、中药、太赫兹研究等领域用户提供检测服务的典型案例。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/4a9f2910-9926-455d-91df-8c28c4ba6261.jpg" title="赵红卫.jpg" alt="赵红卫.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong中国科学院上海高等研究院研究员 赵红卫/strongbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong报告题目：太赫兹光谱技术在生物化学中的应用研究/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "太赫兹在生物化学和生物医学等领域具有广阔的前景。报告中，赵红卫从太赫兹在生物化学检测和手性生物分子的应用入手，介绍了太赫兹在生物化学及生物医学领域的应用，并分享了太赫兹光谱解析的一些心得。最后，她对太赫兹未来的发展提出了一些展望。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/a3f6f0ad-9320-48bc-a52f-e47acdb6e7bb.jpg" title="张彦华.jpg" alt="张彦华.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong爱德万测试（中国）管理公司 新业务高级拓展经理 张彦华/strongbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong报告题目：“蒲公英花开”——太赫兹谱数据共享平台/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "目前，国内外多家单位拥有一定量的太赫兹光谱数据，但都规模较小、检测平台仪器型号多样，导致各单位交流难度大，且无统一的测样标准。张彦华介绍了爱德万测试（中国）管理公司的蒲公英太赫兹谱数据共享平台，是如何通过用户单位共享的方式让用户获得更加完整的数据库。他还展示了数据平台的相关功能。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/2f1a6ace-c861-4a8a-92d4-d7cdf410fcfd.jpg" title="叶伟斌.jpg" alt="叶伟斌.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong清华大学天津电子信息研究院 电子综合检测中心总监 叶伟斌/strongbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong报告题目：测试太赫兹材料与器件电磁参数的技术与方法/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "毫米波太赫兹通信具有设备小、定向性强、频谱资源丰富、具有穿透等离子体能力等特点，可以应用于雷达探测、材料成像、生物探测和通讯技术中。报告中，叶伟斌首先简要介绍了清华大学天津电子信息研究院电子综合检测中心的电子综合检测平台，随后，他分享了平台检测雷达芯片的实际案例，最后他还列出了平台提供的毫米波太赫兹的检测服务项目。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/ef2c7fd7-a93c-462d-a8cb-39e20d1f081d.jpg" title="邓玉强.jpg" alt="邓玉强.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong中国科学院计量院 研究员 邓玉强/strongbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong报告题目：太赫兹计量研究/strong/pp style="text-indent: 2em "太赫兹是宏观电子学和微观光子学的桥梁，近年来，各类太赫兹测量仪器不断涌现，但却没有统一的标准。邓玉强研究员介绍了他在太赫兹计量领域的一些研究成果。如太赫兹时域光谱计量、太赫兹辐射功率计量、太赫兹波长频率计量、太赫兹空域参数计量，以及太赫兹计量应用几个部分。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/e2619468-d700-4ff9-b1f3-6f98caa85110.jpg" title="heying.jpg" alt="heying.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong全体与会代表合影/strongbr//p

随着通信技术的快速发展，近些年的通信容量实现了快速增长，传统的光纤通信网络已经难以满足当前高速通信的需求。增大通信网络的容量和提高通信速度的一种方法是开发太赫兹(Terahertz, THz)波段的光纤通信空间维度。太赫兹波是介于微波和红外光之间的一种电磁波，频率介于0.1THz到10THz之间，由于它带宽大和传输速度快以及可以提供点对点的网络拓扑结构而备受关注。而在空间维度资源中，基于轨道角动量（Orbital Angular Momentum，OAM）的模分复用技术由于携带不同拓朴荷数的相互正交的轨道角动量模式成为扩大通信容量的一种非常有潜力的方案。轨道角动量具有全新的电磁波自由度特性，具有轨道角动量特性的电磁波可以在常用的信息传输方式，如波分复用（Wave Division Multiplexing，WDM）、偏振复用（Polarization Multiplexin，PM）、时分复用（Time Division Multiplexing，TDM）等信息传输方式上成倍的提高信息传输容量。近日，中国计量大学严德贤课题组提出了基于太赫兹波段的负曲率轨道角动量光纤。该光纤以重庆摩方精密科技有限公司提供的HTL聚合物材料（耐高温树脂）为基底，采用两层倾斜椭圆管的结构设计，通过引入环芯区域在0.4-0.8THz波段成功产生50-52个OAM模式，且在所研究的波段内获得了高模式纯度、低限制损耗和低波导色散等传输特性，相关研究成果以“Design of negative curvature fiber carrying multiorbital angular momentum modes forterahertz wave transmission”为题发表在《Results in Physics》。图1.3D打印负曲率轨道角动量光纤结构图图1展示了基于摩方精密nanoArch S140打印技术的3D打印光纤样品图。光纤整体尺寸为6.57mm，靠近纤芯区域的第二层倾斜椭圆管结构最小尺寸为0.051mm。光纤结构设计完成后，在Comsol Multiphysics有限元仿真软件中选取光纤结构的任一截面进行仿真研究。在研究频段内给定相应的太赫兹频率后，可以获得相应的模场分布，针对相应的模式进行数据收集和处理可以得出所需传输特性。在光纤中产生OAM模式的前提条件是有效生成HE和EH模式，且HEl+1，1与EHl-1，1有效模式折射率差异高于10-4。光纤中的OAM模式合成规则可由公式1表述：图3是OAM光纤各种传输特性随频率的变化趋势。由图3(a)和(b)可知，光纤产生的所有HEl+1，1与EHl-1，1之间的折射率差异均高于10-4，表明HE和EH模式均可以有效合成OAM模式。图3(c)是光纤的限制损耗特性，限制损耗与光纤的有效传输距离密切相关，由图可知光纤的限制损耗在0.55-0.8THz区间最低可以达到10-15(dB/cm)量级。图3(d)表示了OAM光纤的低平坦色散趋势，在0.4-0.8THz区间有近零的波导色散参数，有利于太赫兹波在光纤内部的快速传输。OAM模式的高模式纯度特性表明了光纤可以有效携带信息进行传输，由图3(e)所示结果，在0.55-0.8THz区间光纤的OAM模式纯度均高于80%。图3(f)是OAM光纤的有效模场面积特性，一般来说具有较高的有效模场面积可以产生较小的非线性特性，可以进一步提高信息的传输质量。图3.(a)有效模式折射率，(b)有效模式折射率差异，(c)限制损耗，(d)波导色散，(e)OAM模式纯度，(f)有效模场面积随频率的变化趋势官网：https://www.bmftec.cn/links/10

p　　太赫兹波通常指频率处于0.1THz到10THz的电磁波。由于波段独特，太赫兹波在多各领域具有应用潜力，但如何产生可调谐的强太赫兹辐射源是一个长期存在的难题。近三十年的研究表明，等离子体可以把强激光转化成强太赫兹辐射源。其中，2000年提出的“双色场方案”，由于转换效率高和技术简单等优点，得到最为广泛的关注。在双色场方案中，一束常规的800nm激光穿过一块倍频晶体产生的400nm激光，后者与剩余的800nm激光混合，在大气中就能产生MV/cm的强太赫兹波。该方案自提出以来，其物理机制一直存在着争议，存在等离子体电流模型和非线性光学的多波混频两种不同的理论模型。同时，在所有的实验中，两束模型的激光波长比始终固定在2:1，是否能够将其推广至其它波长比尚不清晰。/pp　　中国科学院物理研究所、北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室L05组王伟民、李玉同和上海交通大学盛政明等人针对以上问题进行了理论和实验研究。2013年，他们首次从理论上预测了双色场方案可以推广到4:1、6:1等波长比。2017年，他们后续的理论工作进一步预测双色场方案可以推广到波长比为2n:1、(n+0.5):1系列(n为正整数)。基于上述理论工作，王伟民与首都师范大学张亮亮、张岩实验团队合作，首次在实验上证实了理论预测，演示了双色场方案在波长比为4:1和3:2时，也能够有效地产生太赫兹波。实验上还观察到，太赫兹波的偏振可以通过旋转较长波长激光的偏振进行调节，但是旋转较短波长激光的偏振时，该偏振调节方法失效 取不同的激光波长比时，太赫兹波能量满足相似的定标率。这些现象与多波混频理论模型给出的关于介电张量对称性、不同波长比条件下太赫兹波能量具有不同的定标率等预测相矛盾。相反地，以上两个实验结果与王伟民等人的等离子体电流模型结果一致：太赫兹波椭圆偏振率正比于(λ长/λ短)4 在不同波长比条件下，太赫兹波能量满足相似的定标率，并在激光强度比较低的情况下满足线性定标率。该系列工作进一步证实了其物理机制应主要归结为等离子体电流模型，对基于“双色场方案”的太赫兹辐射产生和调控具有重要指导意义。/pp　　相关研究成果发表在Phys. Rev. Lett.和Phys. Rev. A/E上。该研究得到了国家自然科学基金委、国家重点基础研究计划、中科院战略性先导科技专项、教育部激光聚变科学与应用协同创新中心等的资助。/pp style="text-align: center "img title="001.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/769c27db-eb3a-41e2-974f-bd8aa56c267c.jpg"//pp　　图1.左图中第一束激光波长为800nm，第二束激光波长在1200nm到1600nm间变化，发现太赫兹波能量峰值出现在1200nm和1600nm附近(波长比为3:2和2:1) 右图中第一束激光波长为400nm，当第二束激光波长为1600nm时，出现太赫兹波能量峰值，对应的波长比为4:1。在两幅图中“x”点为实验结果，实线为KLAPS粒子模拟(PIC)结果/pp style="text-align: center "img title="002.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/c63f7f30-2cd0-46f5-8861-7798530d377e.jpg"//pp　　图2.双色场方案中采用400nm和1600nm激光组合，两束激光初始偏振均在水平方向上，然后分别旋转1600nm激光的偏振(左图)和400nm激光的偏振(右图)，让其具有竖直方向的分量。在左图中随着1600nm激光的旋转角从0增加到90度，太赫兹波水平分量逐渐减小，竖直分量先增加再较小 在右图中随着400nm激光的旋转角从0增加到90度，太赫兹波竖直分量始终处于很低的水平。此实验结果与根据等离子体电流模型预测的太赫兹波椭圆偏振率正比于(λ长/λ短)4相符。在两幅图中“o”点为实验结果，实线为KLAPS粒子模拟(PIC)结果/pp style="text-align: center "img title="003.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/cb95bdae-1c43-4290-b1c4-6f88e6171142.jpg"//pp　　图3.太赫兹波能量?THz随激光峰值功率的变化，左图中激光波长比为4:1，右图中波长比为3:2。根据多波混频理论的预测，左图中?THz应该正比于(P1600nm)4，右图中?THz应该正比于(P800nm)2，实验结果不符合这些定标率。当激光功率比较低时(曲线的开始阶段)，在不同波长比情形均满足线性定标率，这与根据等离子体电流模型预测一致。在两幅图中“x”点为实验结果，实线为KLAPS粒子模拟(PIC)结果/p

p style="text-align: justify text-indent: 2em "strong太赫兹是什么？/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "提到“太赫兹”，想必很多人都听说过，俗话说：“没吃过猪肉，还没见过猪跑。”就算你不知道太赫兹是什么，也至少听说过它的“传说”，特别是一些科研工作者，除了在一些新闻上看见过这个词外，很多学术会议上也会有相关的报告。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong但“太赫兹”，它到底是什么？/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong它又能做什么？/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong它能不能用到你现在的研究中，为你的研究打开新的方向？/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(255, 0, 0) font-size: 18px "strong给我3分钟，我来帮您解答。/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(255, 0, 0) font-size: 18px "strongbr//strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 20px "strong1、 什么是太赫兹？/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 629px height: 274px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/b7ee4781-90eb-4c94-827a-77f36d82eca7.jpg" title="1.png" alt="1.png" width="629" height="274"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "频率在0.1THz-30THz (1THz=1012Hz）的电磁波，处于电子学向光子学的strong过渡区域/strong，因此strong具有穿透性好、衰减小（探查内部、成像）、光子能量低（无损）、通讯容量大（信息量大）、光子能量和分子集体振动模式匹配（可以检测大分子）/strong。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 616px height: 211px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/0eaf73d0-d2c8-4809-b203-ce9afe398b7c.jpg" title="企业微信截图_20201228165026.png" alt="企业微信截图_20201228165026.png" width="616" height="211"//pp style="text-align: center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/2583be72-6763-4581-951a-294df3fef3f6.jpg" title="2.png" width="600" height="202" border="0" vspace="0" alt="2.png" style="width: 600px height: 202px "/img style="width: 600px height: 290px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/c1903d23-1767-47c6-82fb-29b429004ddf.jpg" title="3.png" width="600" height="290" border="0" vspace="0" alt="3.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 20px "strongbr//strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 20px "strong2、 太赫兹能做什么？/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "太赫兹应用主要可以分为strong波谱（光谱）、成像、通讯和其他等。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 18px color: rgb(255, 0, 0) "strong波谱（光谱）：/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/2820fc92-3868-4445-9863-3d278be07ccd.jpg" title="4.png" alt="4.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 18px color: rgb(255, 0, 0) "strong成像：/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/2c67a9d0-1658-434c-9a09-6b256f2f8e5f.jpg" title="5.png" alt="5.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 18px color: rgb(255, 0, 0) "strong通讯：/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/44465eda-901a-4a98-8168-e08420198acb.jpg" title="6.png" alt="6.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 20px "br//span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 20px "3、 它能不能用到你现在的研究中，为你的研究打开新的方向？/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "简单来说，只要您的研究符合以下关键词中的任何一条，都可以用得上太赫兹技术：/span/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/noimg/6a542a7b-6d96-4dcc-9607-7139214b612b.gif" title="太赫兹相关词.gif" alt="太赫兹相关词.gif"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) font-size: 18px "那么你想要从原理、部件到应用整体了解一下太赫兹么？/span/strong/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="font-size: 20px "strong现在机会来了！/strong/span/pp style="text-align: center"a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ITHz2021/" target="_blank"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 569px height: 266px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/091d7c64-84f6-4a24-9094-4efd4ac373f5.jpg" title="tc2021nw640h300.jpg" alt="tc2021nw640h300.jpg" width="569" height="266"//a/pp style="text-align: center text-indent: 0em "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ITHz2021/" target="_blank"span style="font-size: 20px "strong点击图片报名/strong/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong2021年1月5-6日（周二、周三）/strong，中国仪器仪表学会光学仪器分会、中国光学学会工程光学专委会、上海理工大学及仪器信息网将联合举办strong“太赫兹前沿进展国际交流论坛2021”网络会议。同时，本次会议也受到了庄松林院士的大力支持。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "会议围绕太赫兹光谱核心器件研发与应用进展，邀请国内外太赫兹领域的科研工作者、相关领域厂商研发及应用专家，聚焦太赫兹光谱研发、应用及技术转化的最新前沿进展。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong目前，本次会议处于免费报名状态！点击上方图片即可报名！/strong/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="color: rgb(255, 0, 0) font-size: 20px "strong500个免费名额，先到先得！/strong/span/pp style="text-indent: 0em "span style="color: rgb(255, 0, 0) font-size: 20px "strongbr//strong/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="font-size: 24px "strong报告日程/strong/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ITHz2021/" target="_blank"span style="color: rgb(84, 141, 212) "strong（点击报名）/strong/span/a/ptable border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse"tbodytr class="firstRow"td width="55" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"主题/span/strong/p/tdtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"时间/span/strong/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"报告题目/span/strong/p/tdtd width="63" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"报告人/span/strong/p/tdtd width="115" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"单位/span/strongstrongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"//span/strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"职称/span/strong/p/td/trtr style=" height:60px"td width="55" rowspan="7" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="60"p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"1/span/strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"月/span/strongstrongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"5/span/strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"日/span/strong/pp style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"太赫兹辐射源/span/strong/pp style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444" /span/strong/pp style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"主持人：/span/strong/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"彭滟/span span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"教授/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"吴侃/span span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"教授/span/p/tdtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="60"p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"09:00--09:10/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="60"p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"领导致辞/span/p/tdtd width="63" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="60"p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"庄松林/span/p/tdtd width="115" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height="60"p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"上海理工大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"中国工程院院士/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"09:10--09:40/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"High power portable THz laser systems/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Qing Hu/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Massachusetts Institute of Technology/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Professor/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"09:40--10:10/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"太赫兹诱导克尔效应揭示液态水分子间超快氢键运动的研究/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"张亮亮/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"首都师范大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"研究员/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"10:10--11:40/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"自旋太赫兹源：性能、调控及其应用/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"冯正/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"中国工程物理研究院电子工程研究所/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"副研究员/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"10:40--11:10/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"高功率光电导太赫兹辐射源的研究进展/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"侯磊/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"西安理工大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"教授/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"11:10--11:40/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Terahertz generation from liquids/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Yiwen E/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"University of Rochester/span/pp style="text-align:left"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Research Associate/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"11:40--12:10/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"待定/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"待定/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "br//td/trtrtd width="100" colspan="2" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"12:10--14:00/span/strong/p/tdtd width="353" colspan="3" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"午休/span/strong/p/td/trtrtd width="55" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"主题/span/strong/p/tdtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"时间/span/strong/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"报告题目/span/strong/p/tdtd width="63" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"报告人/span/strong/p/tdtd width="115" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"单位/span/strongstrongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"//span/strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"职称/span/strong/p/td/trtrtd width="55" rowspan="7" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"1/span/strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"月/span/strongstrongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"5/span/strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"日/span/strongstrong /strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"太赫兹探测与调控器件/span/strong/pp style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444" /span/strong/pp style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"主持人：/span/strong/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"王伟波/span span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"副教授/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"姚凯男/span span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"副研究员/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444" /span/p/tdtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"14:00--14:30/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"磁光微结构电磁调控机理与非互易单向传输器件/span/p/tdtd width="63" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"常胜江/span/p/tdtd width="115" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"南开大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"教授/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"14:30--15:00/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"太赫兹波传输/spanspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"//spanspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"调控技术和功能器件的研究/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"文岐业/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"电子科技大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"教授/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"15:00--15:30/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"柔性波导在中红外及太赫兹波段的传输特性/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"石艺尉/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"复旦大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"教授/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"15:30--16:00/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"基于缀饰里德堡原子的微波超外差接收机/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"张临杰/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"山西大学/span span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"激光光谱研究所/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"教授/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"16:00--16:30/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"High Tc Superconducting Josephson mixers for THz receivers/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"张挺/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"悉尼科技大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"讲师/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"16:30--17:00/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"基于太赫兹超构表面的偏振、相位调控与成像/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"臧小飞/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"上海理工大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"教授/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"17:00--17:30/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"待定/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"待定/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "br//td/trtrtd width="55" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"主题/span/strong/p/tdtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"时间/span/strong/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"报告题目/span/strong/p/tdtd width="63" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"报告人/span/strong/p/tdtd width="115" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"单位/span/strongstrongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"//span/strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"职称/span/strong/p/td/trtrtd width="55" rowspan="6" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"1/span/strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"月/span/strongstrongspan style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"6/span/strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"日/span/strongstrong /strongstrongspan style="font-size: 12px font-family:宋体 color:#444444"太赫兹探测与调控器件/span/strong/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444" /span/pp style="text-align:center"strongspan style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"主持人：/span/strong/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"闫明/span span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"研究员/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"金钻明/span span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"副教授/span/p/tdtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"09:00--09:30/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Image contrast in terahertz apertureless near-field measurements: electrostatic and electrodynamic effects/span/p/tdtd width="63" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Daniel Mittleman/span/p/tdtd width="115" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"美国布朗大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"终身教授/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"09:30--10:00/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Prospects of terahertz technology in diagnosis of glioma molecular markers/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Olga P.Cherkasova/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Novosibirsk State Technical University/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"Professor/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"10:00--11:30/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"太赫兹量子级联激光器及其生物成像应用/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"黎华/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"中科院上海微系统与信息技术研究所/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"研究员/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"10:30--11:00/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"生物分子的太赫兹光谱学研究/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"赵红卫/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"中国科学院上海高等研究院/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"副研究员/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"11:00--11:30/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"生物医学检测中太赫兹光谱技术信噪比的提升/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"吴旭/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"上海理工大学/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"讲师/span/p/td/trtrtd width="45" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:' Arial' ,sans-serif color:#444444"11:30--12:00/span/p/tdtd width="144" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"待定/span/p/tdtd width="126" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "p style="text-align:center"span style="font-size:12px font-family:宋体 color:#444444"待定/span/p/tdtd width="146" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "br//td/tr/tbody/tablepbr//p

什么叫太赫兹?太赫兹将如何改变老百姓“衣、食、注行”?成都研发太赫兹辐射源技术，有哪些优势?昨日，由市科技顾问团、四川(成都)两院院士咨询服务中心主办的首届太赫兹科学技术院士沙龙在蓉举行。国内太赫兹研究领域权威中国科学院院士刘盛纲，以及同领域权威院士聚首蓉城，对话太赫兹如何让未来生活“改头换面”。　　神奇——　　跟X光同等效应，但辐射量小了100万倍　　用它来安检 能看还能辨物　　一位携带爆炸物的男子准备进入火车站，在离车站30米外的观测点，安装了太赫兹光感的检测器不仅辨别出爆炸物，而且还分析出物品数据，自动报警……这一切并非假想。“在未来3—5年内，太赫兹技术应用最广泛的领域首属安检和反恐。”刘盛纲院士告诉记者，X光和超声波能发现物体的轮廓和状态，但却无法探测物体的化学性质，无法辨别是爆炸物还是药品。太赫兹则能在30米外“嗅”出端倪。　　每次上飞机前，登机者必须经历一次全身“扫描”。“这样‘扫描’一次，相当于拍了一次胸片，对人体是有伤害的。”刘盛纲院士告诉记者，太赫兹光不仅能与X光有同等效应，对人体的辐射量比X光小了100万倍。　　顺畅——　　太赫兹波通讯路径是无线通讯路径的1000倍　　用它来通话 不再“线路忙”　　手机在使用过程中，由于电磁波传送速度，会出现线路忙、无法接通的情况。介于毫米波与红外波之间的太赫兹波段，“胸怀”则是电磁波的上千倍。　　据悉，实验证明，太赫兹波通讯技术已经实现了1.5公里内的可行性验证。“举个例子，如果我们目前使用的无线通讯路径是4车道，那太赫兹波通讯路径将是它的1000倍，道路堵不堵?肯定就有答案啦1刘盛纲院士欣喜地告诉记者，如果实验进展顺利，5到10年内，运用太赫兹波接收的手机，将从可能变为现实。　　安全——　　太赫兹技术具有自动搜索功能　　农业用上它 “转基因”一查就知　　“如果得了癌症，太赫兹技术可以确定癌细胞的靶点，及病变状况，这个作用机理，很符合转基因食品研究。”中国工程院院士、四川农业大学玉米研究所所长荣廷昭表达了自己的观点，　　之所以会谈到“转基因”色变，主要是由于转入基因必须通过荧光标记做区分，而荧光标记则可能造成对植物的污染。　　“太赫兹技术具有的‘google’功能，能自动搜索到植物基因中，哪些是转基因，搜索一下便一目了然，不再需要作荧光基因标记。”荣廷昭院士认为，太赫兹技术应用于农业生物应用领域，研发转基因食品可以实现“全透明”的安全食用，基因蛋白的质量不会受到任何影响。　　优势——　　国内最强太赫兹研发资源在成都　　建研发中心 成都将积极推进　　目前，日本和美国已经将太赫兹技术研究，放在未来高新技术研发领域的第一、第四位，怎样在同一个起跑线上拔得头筹?刘盛纲院士信心十足：“国内最强的太赫兹研发资源在成都，在成都设立国家研究中心，将使成都在10年内，成为国内太赫兹技术研究的核心城市。”　　太赫兹国家研究中心会不会落户成都?记者了解到，目前，作为中国太赫兹技术学科带头人的刘盛纲院士正在积极争龋与此同时，我市对太赫兹“前沿革命”将产生的巨大辐射效应也相当看重。市科技局等相关部门表示，我市将积极推动该研究中心在成都“落地生根”。　　新闻名词　　什么是太赫兹　　太赫兹波是指频率在0.1—10THz(波长为3000—30微米)范围内的电磁波。它在长波段与毫米波重合，而在短波段与红外线重合。太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源，由于其频率很高，所以空间分辨率、时间分辨率都具有明显优势，被称为未来高新技术的核心“制高点”。

他们，研制了我国第一台毫米波天文超导接收机；他们，在国际上首次实现高能隙氮化铌超导隧道结的天文观测；他们，研制了目前世界上最前沿的超导热电子混频器；他们，实现了我国首例千像元太赫兹超导成像阵列芯片… … 他们是中国科学院紫金山天文台太赫兹超导空间探测技术研究青年团队（以下简称太赫兹团队），多年来专注国际前沿太赫兹超导探测技术和空间天文应用研究，目前正在承担中国空间站巡天望远镜“高灵敏度太赫兹探测模块”研制任务，有望实现我国太赫兹超导探测技术在空间应用“零”的突破。 近日，这支年轻的团队被授予“中国科学院青年五四奖章集体”称号。仰望星空 探索未知 仰望星空是人类探索未知的本能，而宇宙的绮丽无法靠想象感知，只有“看见”才能了解。 “太赫兹天文探测能探索宇宙最久远的过去，为我们解释现代天文学中最重要的前沿问题提供先端手段。”太赫兹团队负责人、紫金山天文台研究员李婧告诉《中国科学报》。 在电磁波谱中，太赫兹波段包含部分毫米波、全部亚毫米波和部分远红外，其波长从3毫米到30微米，频率覆盖0.1～10太赫兹（太，T=1012）。太赫兹位于微波和红外之间，其研究手段也处于电子学向光子学过渡的区域，具有指纹性、穿透性和安全性等重要特性。 关于指纹性，李婧解释道，物质的晶格振动和分子转动等引起的能级跃迁都对应在太赫兹谱段，而不同物质的光谱位置、强度、形状均有差异，具有指纹般的唯一性，常被称作为太赫兹“指纹谱”。 不同于X射线对人体可能存在伤害，由于水对太赫兹具有强烈的吸收，因此太赫兹不会对物体尤其是生物组织产生有害的电离反应。 李婧介绍，当前，太赫兹超导探测技术可分为相干探测和非相干探测两大类。其中，太赫兹相干探测器可以同时探测信号的幅度和相位信息，主要应用于高频率分辨率的分子和原子谱线观测，以及具有高空间分辨率的天线干涉阵列；太赫兹非相干探测器则只能探测信号的幅度信息，而不获取其相位信息，主要应用于连续谱成像观测和宽频带中低分辨率谱线观测。 “成像还是光谱？天文学家都要。”李婧指出，根据科学目标的不同，天文学家对观测技术的需求也不尽相同：有时会需要大天区的多色成像，有时也需要高频率分辨率的谱线观测。坚守初“芯” 攻坚克难 据了解，地球大气层对太赫兹信号的强烈吸收一定程度上制约了太赫兹地面观测的能力，为了让中国在该领域站在国际前沿，将观测平台从地面移到太空几乎是必经之路。 李婧向《中国科学报》介绍，太赫兹探测技术的核心是“超导探测器”，是人类关于星空梦想的基石，更是重要的关键核心技术。 几十年来，从薄膜生长，到芯片制备，再到接收机系统集成与表征，太赫兹团队坚持自主的研发与研制路线，突破重重技术关卡。 李婧还记得当年团队在开展研究之初，一些发达国家已经在超导芯片的研制方面具备明显优势。“虽然我们实验室有超导探测技术研究方向的国际知名专家，但工作中仍然会遇到很多困难，比如：缺乏配套的超导芯片制备平台和实验仪器条件等。” 随着实验条件的逐步改善，太赫兹团队坚守初“芯”，攻坚克难，通过持续潜心研究，解决了技术瓶颈背后的基础物理问题。 “目前，我们已经成为国际上少有的完全掌握四种太赫兹天文主流探测技术的团队。”李婧说，“有了这些自主的关键核心技术支撑，我国的太赫兹天文发展之路上，就没有了关于探测器的后顾之忧，更不会受制于人。” 现在，太赫兹团队承担“高灵敏度太赫兹探测模块”研制任务，其技术指标达国际前沿。但李婧也指出：“作为我国首次空间太赫兹超导探测技术应用，其难度和挑战可想而知。”绽放芳华 无悔青春 这些年来，在中国科学院院士史生才的指导下，太赫兹团队迅速成长，曾获江苏青年五四奖章集体，其科研成果获国家科技进步奖二等奖、中国电子学会科技进步二等奖等奖励。 在太赫兹团队成员25人中，李婧是仅有的3名女性之一。她还记得自己2002年来到紫金山天文台读博士研究生，也是在那时首次接触到太赫兹超导空间探测技术研究。 “当时感觉这项工作不太适合女生，不仅需要经常拆装和搭建很重的低温实验仪器，有时还需要出野外。”这是李婧对该研究的第一印象。 但她没有知难而退，李婧带领太赫兹团队经常身裹实验服，“泡”在无尘实验室里，一待就是数个小时。与她为伴的是设备运行的嗡嗡轰鸣声、是化学试剂散发的刺鼻气味、是口干舌燥却不能饮水的坚持与隐忍。 惟其艰难，方显勇毅；惟其磨砺，始得玉成。历经挫折与荆棘，太赫兹团队终于研制出高性能的氮化铌超导隧道结混频器芯片，将我国太赫兹高能隙低温超导探测的水平推进到国际前列。 “高灵敏度超导探测器的测试，经常会收到轻微振动的干扰。”李婧说，为排除周边环境引起地面振动给实验结果带来的影响，我们经常选择凌晨做实验，白天进行数据分析。” 为了能选出适合太赫兹天文观测的优良台址，太赫兹团队成员无数次登上5100米以上的高海拔地区，顶着强风、忍着高反，他们在零下几十度的环境中调试设备，一干就是十几天。这些坚守的背后，是家里牙牙学语、蹒跚学步的孩子，是年近高龄、甚至身缠重病的老人。

碳纳米管制成的可弯曲太赫兹扫描装置　　据美国电气与电子工程师协会(IEEE)网站14日报道，日本东京工业大学川野由纪夫(音译)和同事利用碳纳米管研发出首个可移动、可弯曲、可穿戴的太赫兹扫描仪，能对包括人体在内的三维卷曲物体进行成像检测。相关研究细节发表在《自然光学》杂志网络版上。　　太赫兹射线对应的频率范围在电磁光谱的红外和微波之间，能穿透几乎各种材料且不会造成损害，因此，太赫兹摄像头在非侵入性高分辨率成像领域运用潜力广泛，可检测暗藏的武器、识别爆炸物及检查机械部件缺损等。　　但传统太赫兹成像技术用不可弯曲的材料制成，只适用于检测平面样本，难以对大多数三维卷曲结构进行扫描，很多安检场所使用的太赫兹扫描仪需旋转360° 才能拍摄到人体各个角度，这使得安检系统体积过于庞大。　　川野和同事利用碳纳米管薄膜设计研制出的首个可弯曲太赫兹成像装置，能在室温下探测到频率在0.14到39太赫兹范围内的所有射线，并且可包裹起来方便携带。利用这种成像仪，他们成功检测出隐藏在多张纸下的纸屑和锗盘堆中的金属线圈，并找出塑料盒内潜藏的一块口香糖。他们还识别出塑料瓶内的金属杂质和注射器上的细微裂口。上述结果表明，新太赫兹扫描仪可用在工业企业中对非平面产品如塑料瓶和药品进行快速和多角度检测。　　另外，他们开发出可穿戴扫描仪并成功检测到人手发出的太赫兹射线。川野认为，不需外来太赫兹射线就能给一只手成像，是太赫兹扫描仪向医学运用迈出的重要一步，未来可用来检测癌细胞、汗腺和虫牙等各种健康问题，实时监控自身日常健康状况。　　川野表示，接下来他们会将这些新太赫兹成像仪和信号识别电路与无线通信装置一起集成到单个芯片上，从而开发出高速太赫兹监控系统。之后会启动实时医用监控设备的开发工作。

太赫兹频段（0.1-10THz）是探测早期冷暗宇宙及宇宙生命环境等的独特波段。太赫兹天文学的兴起得益于高灵敏度超导探测技术的发展。近年来，类似于光学CCD的太赫兹大规模阵列超导探测器技术发展迅速，在宇宙学和天体物理学研究中发挥越来越重要的作用。这类探测器主要包括超导动态电感探测器（KID）和超导相变边缘探测器（TES）两种技术。其中，KID探测器具有器件结构和读出电路均相对简单的优势，更易于实现超大规模阵列。 　　近期，中国科学院紫金山天文台毫米波和亚毫米波技术实验室在超导KID探测器技术研究方面取得新进展，基于相对较厚（120nm）的超导铝膜，在同一芯片上制备了0.35/0.85/1.4THz三频段超导KID探测器，并在1皮瓦（pW）以上光辐射时均观测到光子涨落导致的背景噪声，在1飞瓦（fW）以下光辐射时观测到准粒子产生—复合噪声，探测灵敏度达6×10-18 W/Hz0.5，远优于地面太赫兹天文观测的背景极限。 　　该研究有助于推动对超导KID探测器噪声机理的深入理解及未来更大规模、更高灵敏度太赫兹天文相机研制。 　　相关研究成果发表在《中国科学（英文）》上。研究得到国家杰出青年基金项目、中科院关键技术研发团队项目支持。 　　论文链接

据美国物理学家组织网2011年12月20日报道，日本京都大学最近发现，用一种强太赫兹脉冲照射普通的半导体材料砷化镓(GaAs)会导致载荷子密度提高1000倍。研究人员表示，这一发现有望带来超高速晶体管和高效光伏电池。相关论文今天发表在《自然?通讯》杂志网站上。　　研究载荷子倍增是多体物理和材料科学的基础部分，在设计高效太阳能电池、场致发光发射器和高灵敏光子探测仪方面具有重要作用。为了研究这种现象，研究人员设计了专门的实验，将一小块无掺杂的标准半导体材料砷化镓量子阱样本固定在氦流低温保持器上，用一种持续1皮秒(10的-12次方秒)的近半周期太赫兹脉冲照射该样本，发现电子空穴对(激子)突然暴发了雪崩式反应，使其密度比开始时提高了1000倍。　　京都大学集成电池材料科学院(iCeMS)副教授广理英基解释说：“太赫兹脉冲使样本处于强度为每平方厘米1毫伏的电场中，能产生大量的电子空穴对，形成激子，发出近红外冷光。这种明亮的冷光与载荷子倍增有关，这表明强电场驱动的载荷子相干能有效获得足够的动能，从而引发一系列碰撞离子化，在皮秒时间尺度内，使载荷子数量增加约3个数量级。”　　此外，京都大学集成电池材料科学院的田中耕一郎教授领导的实验室为该实验提供了太赫兹波，他在研究包括生物成像技术在内的太赫兹波的多种应用。他说：“我们的目标是制造出能实时观察到活细胞内部的显微镜，但实验结果表明，将太赫兹波用于研究半导体是一个完全不同的科学领域。”

p style="text-align: justify text-indent: 2em "在不破坏物品包装的前提下能够进行无损检测，进行癌细胞检测、生物成像检测能够获得更高的分辨率和探测精度… … 一种名为太赫兹的技术正在科学研究、军事装备和国民经济中呈现出广阔的应用前景，成为世界各国竞争争夺的战略频谱资源。10 月 15 至 17 日，由中国兵工学会、国防科技大学主办，国防科技大学电子科学学院、中国兵工学会太赫兹应用技术专业委员会、中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心联合承办的第五届全国太赫兹科学技术与应用学术交流会在长沙成功举办。交流会由中国兵工学会太赫兹应用技术专业委员会发起，并在 2012、2014、2016 及 2018 年分别在北京、上海和成都成功举办了 4 届，产生了重要的学术影响。本次大会由大会主席、中科院空天信息创新研究院吴一戎院士致辞并宣布开幕。/pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 401px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/af66668a-eb91-4fe7-92c5-43aa7ab49b61.jpg" title="微信图片_20201016173821.jpg" width="600" height="401" border="0" vspace="0" alt="微信图片_20201016173821.jpg"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "太赫兹波的最低频率比 5G 移动通信的最高频率高 3 倍以上，在电磁波谱中位于微波与红外之间，是电磁波段中还未被人类充分认识和应用的波段，被称为 " 太赫兹空白 " 。太赫兹波特殊的频谱位置、光谱特性和超大带宽，使得太赫兹技术在超宽带高速率通讯、物质结构探测与识别、安全检查、生物医学成像、雷达探测等国民经济和国防建设领域具有极其重要的应用前景。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "本次会议以 " 聚力基础前沿，引领应用发展 " 为主题，邀请到吴一戎、吕跃广、崔铁军 3 位院士莅临大会。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/e93896d5-81e3-4934-9907-ee653e339281.jpg" title="微信图片_20201016173830.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0" alt="微信图片_20201016173830.jpg" style="width: 600px height: 400px "/br//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "太赫兹雷达是太赫兹波应用研究中最重要的研究方向之一。太赫兹雷达工作频率高、瞬时带宽大，具备空间高分辨特性和多普勒敏感特性，甚至能够视频成像，这些特点赋予了太赫兹雷达极大的应用潜力。此外，在食品安全、公共安全、材料科学及生物技术领域显示出其独特优势和广阔的应用前景。上海理工大学朱亦鸣教授指出，太赫兹波具有穿透沙尘、塑料、衣物、皮革、脂肪等非极性非金属物质的能力，同时与频率较低的微波和毫米波相比较，太赫兹波可以获得更高的分辨率和探测精度、更好的指向性和更强的抗干扰性能，因此在安全检测中发挥优势，比如可作为安检仪，更好地识别出可疑的危险物品；可用于无损检测，对已封装物品在不破坏物品的情况进行质检或安全检测。另一方面，大多数有机分子在太赫兹波的照射下，呈现出不同的光谱特性，通过提取分子的指纹特征谱，可以识别分子结构、分析物质成分，同时与 X 射线相比较，太赫兹波波段的光子能量低，不危害人体健康，在医疗诊断、癌细胞检测、生物成像检测方面具有很大的优势。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "国防科技大学电子科学学院太赫兹研究团队近年来在太赫兹目标特性、测量及成像方面也展开了深入的研究，从重大应用需求出发，揭示了太赫兹波与物质相互作用的微观机理以及表面微结构散射规律，建立了一系列散射测量系统，填补了我国目标散射特性研究的太赫兹频段空白，为太赫兹雷达系统设计、目标探测识别提供了理论基础；团队在国际上首先实现了 340GHz 目标高分辨高帧率成像与目标干涉三维成像，静止目标成像分辨毫米级，运动目标成像分辨优于厘米级，实现了目标精细化识别，看得更清、看得更准；在微动探测方面，首次系统完成了太赫兹频段目标微动特性测量试验，实现了旋转、振动、进动目标微动参数的高精度估计，达到了国际领先水平。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "国防科技大学校长黎湘教授、国家自然科学基金委员会信息科学部张兆田主任、中国兵工学会领导安玉德副秘书长分别致辞。/ppbr//p

近日，市场监管总局批准建立太赫兹辐射功率基准装置，填补了我国太赫兹辐射功率量值传递与溯源能力空白，为太赫兹辐射功率量值准确获取和应用提供技术支撑。 太赫兹是位于微波和红外之间的电磁辐射，频率范围从0.1THz到10THz，对应波长从3mm到30μm。太赫兹具有强穿透力，能穿透塑料、织物、纸张、木箱等探测内部情况，且对人体无电离辐射损伤。太赫兹承载丰富的频谱信息，许多生物分子、蛋白质、食品、药品的特征光谱都落在太赫兹波段。太赫兹作为一种全新的技术手段，在人体安检、无损检测、高速通信、生物医学等领域都具有重要应用。例如，太赫兹用于人体安检时，辐射功率过低无法获取清晰的成像，辐射功率过高则会引起人员的不适；太赫兹用于高速通信时，辐射功率过低导致信息传不远，辐射功率过高则会引起饱和失真。 新建的太赫兹辐射功率基准装置，通过自主研制高吸收率太赫兹吸收材料和宽频段太赫兹绝对辐射计，实现了太赫兹辐射功率的精准复现，解决了太赫兹辐射功率长期无法溯源的难题，为太赫兹人体安检仪辐射功率精准控制、太赫兹无损检测探测器准确标定、新一代高速通信系统源和探测器性能测试提供了量值溯源的源头，也为太赫兹超导探测器天文观测、太赫兹气象卫星遥测预警、太赫兹高速电子器件研制等提供准确可靠的计量支撑。

来自科技部网站的消息，由弗劳恩霍夫物理测试技术研究所与Hubner公司联合研制的太赫兹信件安检设备即将投放欧洲市场。而国内电子科技集团38所亦研究出首台太赫兹人体安检设备。种种迹象显示，太赫兹技术正在迎来关键的产业化契机，其未来在安检、探测领域的应用，有望开辟可观的市场份额。　　安全性大幅提高　　作为&ldquo 本世纪又一场科技前沿革命&rdquo 的技术，太赫兹在电磁波谱里位于毫米波与红外之间的&ldquo 真空地带&rdquo ，其频率约为1万亿赫兹，具有很强的穿透性。太赫兹成像具有独特优势，可以对无法目测的物体进行三维立体成像。该技术目前已经初步应用于检查邮件、识别炸药及无损探伤等安全领域，但还仅是初步应用。　　从技术角度，太赫兹安检设备在安全性和可靠性方面都将有很大的提高。太赫兹安检设备采用被动探测，即发射设备不存在任何的电离或电磁辐射，因此对被检测人员和物体没有任何伤害。此外，考虑到不同物体发射的射线均具有明显的特征，太赫兹技术有助于发现那些过去常规安检设备无法或很难发现的物质。无论是金属材料、爆炸性粉末还是非法食品添加剂等物质，在太赫兹成像设备面前将完全显形。　　可应用于生命科学等领域　　除了太赫兹安检设备方面，太赫兹电磁波更可应用于生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、通讯等多个重要领域。太赫兹无线通信可以解决目前信息传输受限的问题，可以承载更大的信息量，是目前所知能满足大数据无线传输速率通信要求的唯一通信手段。　　从现实意义来看，反恐、国家安全等使用的太赫兹安检设备将颇具产业化前景。我国已经打破欧美等发达国家在太赫兹技术方面的垄断，国内亦有多家公司经过长期技术攻关，逐渐掌握核心技术，为太赫兹技术的产业化道路做出良好的铺垫。　　国内已有突破　　国内企业方面，太赫兹技术也有比较大的突破。四创电子的大股东华东电子工程研究所(中国电子科技集团公司第三十八研究所)太赫兹人体安检设备样机已经面市，产品将主要应用于机场、海关、地铁、文化遗产等重要建筑物以及大型活动现场的安全检查。上海现代光学系统重点实验室与上海市分析检测协会合作研发出&ldquo 基于太赫兹技术的地沟油快速检测仪&rdquo 。聚光科技作为实验室的合作单位，有望率先使用其太赫兹技术。大恒科技在太赫兹设备关键器件方面具有很好的积累，国家科委立项的&ldquo 基于飞秒激光的太赫兹光谱仪&rdquo 和&ldquo 软X射线/极紫外无谐波光栅单色仪&rdquo 2014年均已进入了产品的研发阶段。

随着通信技术的快速发展，近些年的通信容量实现了快速增长，传统的光纤通信网络已经难以满足当前高速通信的需求。增大通信网络的容量和提高通信速度的一种方法是开发太赫兹(Terahertz, THz)波段的光纤通信空间维度。太赫兹波是介于微波和红外光之间的一种电磁波，频率介于0.1THz到10THz之间，由于它带宽大和传输速度快以及可以提供点对点的网络拓扑结构而备受关注。而在空间维度资源中，基于轨道角动量（Orbital Angular Momentum，OAM）的模分复用技术由于携带不同拓朴荷数的相互正交的轨道角动量模式成为扩大通信容量的一种非常有潜力的方案。轨道角动量具有全新的电磁波自由度特性，具有轨道角动量特性的电磁波可以在常用的信息传输方式，如波分复用（Wave Division Multiplexing，WDM）、偏振复用（Polarization Multiplexin，PM）、时分复用（Time Division Multiplexing，TDM）等信息传输方式上成倍的提高信息传输容量。近日，中国计量大学严德贤课题组提出了基于太赫兹波段的负曲率轨道角动量光纤。该光纤以重庆摩方精密科技有限公司提供的HTL聚合物材料（耐高温树脂）为基底，采用两层倾斜椭圆管的结构设计，通过引入环芯区域在0.4-0.8THz波段成功产生50-52个OAM模式，且在所研究的波段内获得了高模式纯度、低限制损耗和低波导色散等传输特性，相关研究成果以“Design of negative curvature fiber carrying multiorbital angular momentum modes for terahertz wave transmission”为题发表在《Results in Physics》。图1.3D打印负曲率轨道角动量光纤结构图图1展示了基于摩方精密nanoArch S140打印技术的3D打印光纤样品图。光纤整体尺寸为6.57mm，靠近纤芯区域的第二层倾斜椭圆管结构最小尺寸为0.051mm。光纤结构设计完成后，在Comsol Multiphysics有限元仿真软件中选取光纤结构的任一截面进行仿真研究。在研究频段内给定相应的太赫兹频率后，可以获得相应的模场分布，针对相应的模式进行数据收集和处理可以得出所需传输特性。在光纤中产生OAM模式的前提条件是有效生成HE和EH模式，且HEl+1，1与EHl-1，1有效模式折射率差异高于10-4。光纤中的OAM模式合成规则可由公式1表述： (1)根据公式1，在图2中给出了和在0.5THz的线性叠加过程以及相位分布图。图2.和在0.5THz的线性叠加过程以及相位分布如图2所示，和在模式合成后环芯区域有效产生OAM模式的模场分布，并获得[-ℼ-ℼ]的相位分布效果，满足在光纤中产生OAM模式的合成规则。图3是OAM光纤各种传输特性随频率的变化趋势。由图3(a)和(b)可知，光纤产生的所有HEl+1，1与EHl-1，1之间的折射率差异均高于10-4，表明HE和EH模式均可以有效合成OAM模式。图3(c)是光纤的限制损耗特性，限制损耗与光纤的有效传输距离密切相关，由图可知光纤的限制损耗在0.55-0.8THz区间可以达到10-15(dB/cm)量级。图3(d)表示了OAM光纤的低平坦色散趋势，在0.4-0.8THz区间有近零的波导色散参数，有利于太赫兹波在光纤内部的快速传输。OAM模式的高模式纯度特性表明了光纤可以有效携带信息进行传输，由图3(e)所示结果，在0.55-0.8THz区间光纤的OAM模式纯度均高于80%。图3(f)是OAM光纤的有效模场面积特性，一般来说具有较高的有效模场面积可以产生较小的非线性特性，可以进一步提高信息的传输质量。图3.(a)有效模式折射率，(b)有效模式折射率差异，(c)限制损耗，(d)波导色散，(e)OAM模式纯度，(f)有效模场面积随频率的变化趋势 文章链接：https://doi.org/10.1016/j.rinp.2021.104766

近日，澳门海关利用太赫兹人体成像安检系统，以非入侵的检查方式，于关闸口岸截获多宗以隐藏方式偷运香烟入境个案，合共检获3,800支未完税香烟，海关已依法对涉案人员作出起诉。12月18日及19日，澳门海关于关闸口岸查获3起利用身体及随身背包作掩饰偷运未完税香烟个案，合共检获2,200支未完税香烟，涉案人士企图以隐藏方式蒙混过关，将香烟偷运入澳，最终被海关查获。针对有关情况，海关透过资料分析，加强关检执法力度，堵截私烟流入本澳。随后，于12月24日及25日，澳门海关再次透过太赫兹人体成像安检系统及X光机设备协助下，于上述同一口岸分别截获2名入境本澳人士，将香烟藏于身上、随身行李及手提汤壶藏香烟等方式，企图规避海关检查，2宗案件合共检获1,600支未完税香烟。想从原理到应用，系统地了解“太赫兹”吗？现在机会来了！会议介绍2021年1月5-6日（周二、周三），中国仪器仪表学会光学仪器分会、中国光学学会工程光学专委会、上海理工大学及仪器信息网将联合举办“太赫兹前沿进展国际交流论坛2021”网络会议。同时，本次会议也受到了庄松林院士的大力支持。会议围绕太赫兹光谱核心器件研发与应用进展，邀请国内外太赫兹领域的科研工作者、相关领域厂商研发及应用专家，聚焦太赫兹光谱研发、应用及技术转化的最新前沿进展。点击图片报名报名通道扫描下方二维码会议日程点击查看大图参会嘉宾（按报告时间排序）点击查看大图— END —