太赫兹光谱

摘要： 光谱技术与探测技术均为太赫兹领域的重要基础技术。许多物质在太赫兹频段都有特征谱,尤其是生物大分子物质和特征能量落在太赫兹频段的各种材料,通过对物质太赫兹光谱的测量与分析,可以获得太赫兹辐射与物质相互作用的重要物理信息;同时该频段光谱数据库的建立和完善,是太赫兹技术获得具体应用的重要前提。探测技术是太赫兹领域的重要发展方向之一,目前由于缺乏快速、高灵敏和室温工作的太赫兹探测器,该领域的技术发展受到较大阻碍。

摘要： 光谱技术与探测技术均为太赫兹领域的重要基础技术。许多物质在太赫兹频段都有特征谱,尤其是生物大分子物质和特征能量落在太赫兹频段的各种材料,通过对物质太赫兹光谱的测量与分析,可以获得太赫兹辐射与物质相互作用的重要物理信息;同时该频段光谱数据库的建立和完善,是太赫兹技术获得具体应用的重要前提。探测技术是太赫兹领域的重要发展方向之一,目前由于缺乏快速、高灵敏和室温工作的太赫兹探测器,该领域的技术发展受到较大阻碍。不过,新材料、新结构和新原理器件的出现,使得开发快速而有效的太赫兹探测技术成为可能,希望借助新材料和新结构的巨大潜力,交叉融合,开拓创新,实现太赫兹探测技术的突破,大幅提升其在光谱测量、高速探测与成像等领域的应用优势。

摘要： 由于低信噪比的小样本太赫兹光谱的可区分性特征提取困难和样本量过少带来的深度学习模型自身的过拟合问题,将太赫兹光谱与深度学习相结合应用于心肌淀粉样变检测仍面临挑战。本文提出了一种基于多模块顺序级联的分类模型,用于心肌淀粉样变在算法层面的实时检测。首先,采集了少量的低信噪比太赫兹光谱并对其进行预处理。其次,构建了一个基于卷积降噪自编码器、多尺度特征提取模块、密集连接模块的深度学习模型。最后,通过五折交叉验证策略进行病变预测,以获得稳定、可靠的结果。10次独立重复实验和对比实验结果表明,该方法能对含噪光谱进行准确、稳定的分类,且其综合指标更优。不同样本量下的实验表明,本方法对样本量变化具有适应性:数据量为100时可达到95%的准确率;数据量仅为20时,该模型仍能取得70%的准确率。该项工作对心肌淀粉样变的实时、高效、安全诊断具有重要意义。

摘要： 饲料工业在我国现代农业发展中占据重要地位。含水量是饲料的关键指标之一,建立一套准确、快捷的饲料含水量检测方法对饲料加工与品质监控具有十分重要的意义。水分子在太赫兹波段具有较强的介电弛豫与共振吸收的现象,并且太赫兹波在介质中还具有良好的穿透能力,这使得太赫兹光谱成为一种非常有效而灵敏地探测介质内水分子的技术手段。本实验利用太赫兹时域光谱技术测定了某一饲料样品在不同含水量条件下的太赫兹时域信号,通过数据处理获得了样品在太赫兹波段内的吸光系数和折射率数值。结果显示,饲料样品的吸光系数和折射率二者均与其含水量存在着良好的线性关系。这表明太赫兹光谱技术在饲料加工与品质监控方面具有一定的应用潜力。

摘要： 太赫兹时域光谱不但包含了样品的化学信息和物理信息,还承载了设备噪声、样品状态、环境参数等多方面的背景信息,其光谱的多元性可能影响模型的性能,降低预测精度。能否在复杂、重叠、变动背景下从光谱数据中提取目标组分的特征信息,去除冗余变量,筛选特征谱区,对太赫兹光谱定量、定性分析至关重要。以L-酒石酸为研究对象,在室温下采集6个浓度:10%,20%,40%,50%,60%和80%,共计342个样本的L-酒石酸太赫兹吸收光谱。利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,基于6-31G^(*)(d,p)基组对L-酒石酸单分子模型进行优化并对其太赫兹频谱特性进行理论模拟计算,分析对应特征波峰的分子振动模式,得到0.2~1.6 THz频段吸收谱。与实测吸收谱进行对比,实验所测结果与理论计算结果对应的吸收峰位置基本吻合。采用自举软缩减法(BOSS)对L-酒石酸的太赫兹吸收谱进行特征谱区筛选,并与竞争性自适应加权采样(CARS)、蒙特卡洛无信息变量消除法(MC-UVE)和间隔区间偏最小二乘法(iPLS)3种经典特征谱区筛选法进行对比,分析结果显示BOSS算法选取的有效谱区与DFT理论计算特征谱区重合度最优。分别使用全谱PLS,CARS-PLS,MC-UVE-PLS,iPLS及BOSS五种算法对L-酒石酸光谱进行建模回归分析,实验结果表明,四种谱区筛选方法相较于全谱PLS模型,预测精度均有所提高,其中BOSS算法预测能力提高最为显著,其交互验证均方根误差(RMSECV)、预测均方根误差(RMSEP)、训练集决定系数(R^(2)_(train))和测试集决定系数(R^(2)_(test))分别为0.0260,0.0260,0.9881和0.9875,相较其他模型有更高的预测精度和模型稳定性,为实现基于太赫兹光谱技术的快速定量检测提供了一种有效的方法。

摘要： 光谱技术与探测技术均为太赫兹领域的重要基础技术。许多物质在太赫兹频段都有特征谱,尤其是生物大分子物质和特征能量落在太赫兹频段的各种材料,通过对物质太赫兹光谱的测量与分析,可以获得太赫兹辐射与物质相互作用的重要物理信息;同时该频段光谱数据库的建立和完善,是太赫兹技术获得具体应用的重要前提。探测技术是太赫兹领域的重要发展方向之一,目前由于缺乏快速、高灵敏和室温工作的太赫兹探测器,该领域的技术发展受到较大阻碍。不过,新材料、新结构和新原理器件的出现,使得开发快速而有效的太赫兹探测技术成为可能,希望借助新材料和新结构的巨大潜力,交叉融合,开拓创新,实现太赫兹探测技术的突破,大幅提升其在光谱测量、高速探测与成像等领域的应用优势。《太赫兹科学与电子信息学报》计划于2023年2月推出“太赫兹光谱、探测技术及应用”专题栏目,现特向广大专家学者征集符合该专题方向的原创性研究论文及综述,旨在集中反映太赫兹光谱、探测技术及应用领域的最新成果与进展,共同推动该领域的纵深发展。

摘要： 光谱技术与探测技术均为太赫兹领域的重要基础技术。许多物质在太赫兹频段都有特征谱,尤其是生物大分子物质和特征能量落在太赫兹频段的各种材料,通过对物质太赫兹光谱的测量与分析,可以获得太赫兹辐射与物质相互作用的重要物理信息;同时该频段光谱数据库的建立和完善,是太赫兹技术获得具体应用的重要前提。探测技术是太赫兹领域的重要发展方向之一,目前由于缺乏快速、高灵敏和室温工作的太赫兹探测器,该领域的技术发展受到较大阻碍。不过,新材料、新结构和新原理器件的出现,使得开发快速而有效的太赫兹探测技术成为可能,希望借助新材料和新结构的巨大潜力,交叉融合,开拓创新,实现太赫兹探测技术的突破,大幅提升其在光谱测量、高速探测与成像等领域的应用优势。

摘要： 利用反射式太赫兹时域光谱研究飞秒光激发狄拉克半金属五碲化锆表面产生的瞬态光电流,进而分析五碲化锆产生太赫兹辐射的几种物理过程。实验结果表明,偏振无关的光电流是表面电流的主要成分,同时太赫兹振幅与泵浦脉冲的线偏振相关,表明部分电流产生于非线性光整流效应。圆偏振光泵浦下,太赫兹振幅随泵浦脉冲呈四倍周期性变化,证实五碲化锆在飞秒脉冲泵浦下产生圆偏振光电流效应。进一步分析超短激光脉冲激发下的太赫兹时域电场,揭示五碲化锆在光诱导下发生反演对称性破缺,产生B声子,形成瞬态外尔点,发生从狄拉克态到外尔态的转变。这对研究拓扑相变和其他拓扑态等方面具有重要意义。

摘要： 我国是农业大国,保障粮食安全是国家发展的战略需要。农产品检测技术的应用和发展对监控质量,预防由农产品品质问题引发的安全事故至关重要。太赫兹(Terahertz,THz)波位于电磁频谱空隙,频率高于微波而低于红外线,具备光子能量低、穿透性好、能表征分子结构等优点。基于太赫兹波的光谱检测技术受到研究人员广泛关注,在生物医学、安全检查等方面得到应用,被证明是一种可靠的检测手段。在农产品应用领域,太赫兹波特有的非接触、无标记检测能力为农产品成分分析、质量控制提供了技术手段,其良好的穿透性和无损害性,可以用来在不破坏农产品表面及外包装的前提下,检测内部成分变化。与其他光谱(超声、X射线、红外等)检测手段相比,太赫兹波频率范围宽、表征能力强,可实现对目标物质的快速无损检测。近几年,随着太赫兹发射源、探测器等设备以及光谱和成像技术的发展,其在农产品领域的应用有了新的进展。通过收集整理近期的文献资料,综述了太赫兹技术在农产品检测方面的应用拓展和研究成果,总结了目前存在的应用局限。在此基础上,对未来太赫兹光谱和图像检测的研究方向进行了展望,提出提高检测灵敏度和检测速度是农产品领域太赫兹技术产业化应用的研究重点。在检测系统中引入基于超材料的传感器是提升灵敏度的一种有效手段,可以突破原有的太赫兹光谱检测极限,对研究农药残留、真菌毒素等危害农产品安全的痕量污染物具有重要意义。在农产品快速成像检测方面,基于单像素成像和压缩感知理论的太赫兹计算成像技术是提高检测速度的可行方案。这些研究成果将为后续太赫兹技术的发展提供方向性指导,对农产品检测领域的应用推广具有重要参考价值。

摘要： 光谱技术与探测技术均为太赫兹领域的重要基础技术。许多物质在太赫兹频段都有特征谱,尤其是生物大分子物质和特征能量落在太赫兹频段的各种材料,通过对物质太赫兹光谱的测量与分析,可以获得太赫兹辐射与物质相互作用的重要物理信息;同时该频段光谱数据库的建立和完善,是太赫兹技术获得具体应用的重要前提。探测技术是太赫兹领域的重要发展方向之一,目前由于缺乏快速、高灵敏和室温工作的太赫兹探测器,该领域的技术发展受到较大阻碍。不过,新材料、新结构和新原理器件的出现,使得开发快速而有效的太赫兹探测技术成为可能,希望借助新材料和新结构的巨大潜力,交叉融合,开拓创新,实现太赫兹探测技术的突破,大幅提升其在光谱测量、高速探测与成像等领域的应用优势。

摘要： 太赫兹光谱技术作为一种新的检测方法,可以在常温常压下对样品进行检测,检测过程简单快速,典型的太赫兹时域光谱扫描只需要几分钟;光谱测量过程不会损坏或消耗样品,是一种快速、无损、多组分同时分析的“绿色”分析技术,太赫兹光谱技术对蔬菜粮谷中农药残留快速检测具有巨大的开发潜力和应用价值.本文就应用太赫兹光谱仪对蔬菜、粮谷中农药残留量检测方法的研究做了前瞻性的分析,为基于太赫兹光谱技术的蔬菜中农药残留量检测方法的成功研制开发提供理论依据.

摘要： 本文采用傅立叶变换红外光谱技术(FTIR)和密度泛函理论(DFT)研究了常温环境下抗坏血酸、硫胺素、生物素、吡哆素、核黄素和维生素K2几种维生素的太赫兹光谱特性.研究了样品与聚乙烯粉末的混合比例对光谱特性的影响.采用密度泛函理论(DFT)分析了维生素的单分子和晶胞分子的太赫兹光谱,阐明了分子内和分子间相互作用力的振动和转动机制.

摘要： 采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)方法,本文研究了几种Y型加氢裂化催化剂(NaY、ReY、USY和HY)在0.2-1.2THz频段的光谱特性。与此同时,对其中的NaY分子筛进行了加热处理,测量了其经过不同温度处理后的太赫兹时域光谱。通过快速傅里叶变换,分别得到了不同种类和不同温度处理后催化剂的太赫兹吸收谱和折射率谱。研究结果表明,太赫兹时域光谱技术既能用于催化剂的种类鉴别和性能表征,又能给出不同温度下催化剂本身内部结构变化对应的太赫兹光谱响应。本研究工作的展开,证明了太赫兹方法用于催化剂性质表征的可行性,对太赫兹技术在催化领域的应用具有一定的指导意义。

摘要： 在安全领域,许多爆炸物、毒品及其相关材料在太赫兹波段具有特征吸收谱,因此在爆炸物和毒品探测上太赫兹光谱技术具有很大的潜能与发展空间.本文介绍了国内外在爆炸物、毒品太赫兹特征谱的研究工作以及太赫兹光谱探测技术的新进展.重点分析了RDX和HMX特征谱及太赫兹时域光谱仪存在的问题,并对未来的发展趋势做了展望.

摘要： 太赫兹光谱(THz光谱)技术是二十世纪八十年代末发展起来的一种新技术，因具有稳定性好、指纹性强、透射性高等优点，使其在炸药分析行业具有很好的应用前景。本文综述了近年来太赫兹光谱技术在炸药分析中的应用现状，包括单质炸药的太赫兹光谱及理论解析，混合炸药的太赫兹光谱，隐藏炸药探测及炸药晶型考察；总结了该技术在应用中亟需解决的一些问题，为火炸药分析工作者提供参考。

摘要： 本文介绍了太赫兹光谱和成像技术的有关方面,特别是基于飞秒激光的太赫兹辐射和探测技术,以及太赫兹光谱和成像技术在国家安全、材料诊断、无损检测和生物医学方面的应用.对于太赫兹技术存在的问题以及今后发展方向,作了简要的论述.

摘要： 油品燃料在工业和生活中有着不可替代的作用,油品的表征需要一种快速、简便和可信的无损检测技术作为补充手段,以应对不断增长的技术需求.太赫兹(THz)是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波,介于微波和红外之间,作为一种非接触式的光谱技术,太赫兹技术具有信噪比高,时间分辨率高,安全的特点.此外,太赫兹技术用于油品分析,样品无需任何预处理,选择合适的样品即可直接探测,在一定程度上弥补了某些传统方法在油品分析时需要复杂的样品预处理这一不足.

摘要： 太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是一种新型的相干探测技术，该文介绍了利用太赫兹时域光谱技术研究甜味剂阿斯巴甜在0.2—2.6 THz波段的光谱特性.通过测量，得到了其在干燥环境(相对湿度3.8％左右)下的透射光谱，在0.24 THz、0.39 1Hz、0.54THz、0。76 THz、0.88 THz、1.17 THz、2.00 THz等频率处出现了反常色散和吸收峰，利用密度泛函理论(DFT)进行了模拟计算，发现阿斯巴甜在太赫兹波段有明显的吸收峰，并且与实验结果有部分重合，说明这些指纹特征谱来源于分子间的集体振动。研究阿斯巴甜的光学性质，对于食品安全检测有重要的意义。

摘要： 太赫兹(Terahenz,THz)光谱技术是基于飞秒技术的远红外波段光谱测量新方法。太赫兹时域光谱技术在很多领域具有广阔的应用前景。本文采用太赫兹时域光谱(THz-TDs)技术测量了非故意掺杂的GaN薄膜在0.4～1.0THz波段的透射光谱,该样品采用金属有机物化学汽相淀积系统生长在蓝宝石衬底上。本文通过对双层膜的光学传输的研究,利用透射光谱的实验数据,由计算机程序计算得到了生长在蓝宝石衬底上的GaN薄膜在室温氮气环境下太赫兹波段的折射率与消光系数的数值解。

摘要： 太赫兹技术在安全检查领域具有很大的应用潜力。文章首先综述了国内外在利用太赫兹光谱和成像技术检测违禁品方面的研究现状和进展，然后通过太赫兹脉冲成像系统进行了基于形状和物质成分检测违禁品的实验研究，验证了太赫兹成像用于安全检查的可行性，并讨论了该技术向实用化发展面临的挑战。

摘要： 本发明公开了一种太赫兹泵浦‑太赫兹探测时域光谱系统，通过飞秒激光光源产生飞秒激光，将飞秒激光分成第一光束、第二光束和第三光束，分别用于泵浦太赫兹场的产生、探测太赫兹场的产生和驱动太赫兹时域脉冲的电光采样测量。本发明通过简单调节就可以得到任意偏振态的探测太赫兹场。

摘要： 本发明提供了一种用于太赫兹时域光谱系统的原油样品盛放盒及利用太赫兹检测芯片检测原油产地的方法，原油样品盛放盒具有这样的特征，包括：盒主体，包括支撑板以及连接在支撑板上的容纳板，容纳板具有用于容纳原油样品和太赫兹检测芯片的矩形通槽；以及盒盖，具有盖板以及连接在盖板上的压紧板，压紧板与矩形通槽相适配并且具有矩形凹槽，该矩形凹槽用于容纳原油样品和太赫兹检测芯片，当盒盖盖放在盒主体上时，压紧板位于矩形通槽内，其中，容纳板还具有多个围绕矩形通槽均匀分布的第一贯穿孔，盖板具有多个第二贯穿孔，多个第二贯穿孔与多个第一贯穿孔一一对应设置，第二贯穿孔与对应的第一贯穿孔相配合并且螺接或销接在一起。

摘要： 本申请适用于太赫兹成像技术领域，提供了太赫兹多模连续波振幅光谱系统和太赫兹信号产生装置，太赫兹信号产生装置包括至少四个激光信号产生模块和至少三个光混频模块，第一激光信号产生模块和第二激光信号产生模块输出的激光信号进行混频，第三激光信号产生模块和第四激光信号产生模块输出的激光信号进行混频，然后再将混频后的激光信号再进行混频，最后输出太赫兹信号。该太赫兹信号产生装置能够产生较宽频率范围的太赫兹信号。并且，通过两两混频最后再混频的方式能够在保证宽频的情况下最大限度降低激光信号产生模块的投入个数，降低了结构复杂度，在利用产生的太赫兹信号进行检测时检测速度也会变得很快，不需要借助于其他设备即可实现。

摘要： 本发明提出了一种太赫兹泵浦‑太赫兹探测时域光谱系统，包括飞秒激光光源、第一分束镜、硅片和收集系统；飞秒激光光源产生飞秒激光，第一分束镜将飞秒激光分成第一光束和探测光束；第一光束和探测光束分别作为泵浦路和探测路的激光源；硅片收集泵浦路和探测路产生的太赫兹脉冲至收集系统；泵浦路沿光路方向依次设置透射光栅、半波片和铌酸锂晶体；第一光束入射至透射光栅，之后透射光栅的衍射光经半波片后入射至铌酸锂晶体，铌酸锂晶体向外辐射第一太赫兹脉冲至硅片。本发明通过透射光栅倾斜波前，泵浦路上实现第一太赫兹脉冲出射时与飞秒激光的波速匹配，从而产生高强度的太赫兹；同时通过简单调节半波片就可以得到任意偏振态的探测太赫兹场。

摘要： 本发明涉及一种太赫兹光谱测量系统及分析物质的太赫兹光谱的方法，其中所述太赫兹光谱测量系统包括：两个太赫兹量子级联激光器，出射口相对设置；真空罩，设置于两个太赫兹量子级联激光器的出射口之间。所述太赫兹光谱测量系统及分析物质的太赫兹光谱的方法能够在保留片上双频梳系统的优点下，分离式太赫兹双频梳，解决了片上双频梳无法直接测量物质太赫兹谱的缺点。

摘要： 本发明公开了一种阵列谐振式太赫兹接收器及其太赫兹光谱仪装置。该太赫兹光谱仪装置基于阵列谐振式太赫兹接收器接收太赫兹波信号。阵列谐振式太赫兹接收器包括由若干组不同谐振频率的天线阵列。天线阵列由谐振单元按N×M行列排列组成。谐振单元为基于电感电容谐振原理的双开口谐振环结构。天线阵列最中心的谐振单元的双开口谐振环结构的中心部设有超导氮化铌热电子测辐射热计，并由超导氮化铌热电子测辐射热计桥接。实验证明，本发明在检测太赫兹光谱信号时具有很高的灵敏度，并且响应速度快，且易于片上集成，制备工艺简单方便，成本低，系统简单，易于推广。

摘要： 本申请涉及一种太赫兹发射天线，包括：微带馈线、衬底、至少两个天线开关、至少一个导电板、绝缘层和至少两个天线贴片。所述太赫兹发射天线设置至少两个所述天线开关和对应的至少两个天线贴片，充分的增加了所述太赫兹发射天线的发射带宽和提高了相应的发射功率。发射频带宽和发射功率高的所述太赫兹发射天线能够应用于小型太赫兹光谱探测装置中，协助发射源将太赫兹频段的信号发射出去。所述太赫兹发射天线通过多频发射天线阵列将多个不同发射频带的太赫兹源拼接起来，实现宽频带的光谱探测。所述太赫兹发射天线采用多频发射切换技术，可以减少指纹谱识别算法的运算时间实现对特定目标物质的快速识别。

摘要： 本发明涉及一种太赫兹光谱测量系统及分析物质的太赫兹光谱的方法，其中所述太赫兹光谱测量系统包括：两个太赫兹量子级联激光器，出射口相对设置；真空罩，设置于两个太赫兹量子级联激光器的出射口之间。所述太赫兹光谱测量系统及分析物质的太赫兹光谱的方法能够在保留片上双频梳系统的优点下，分离式太赫兹双频梳，解决了片上双频梳无法直接测量物质太赫兹谱的缺点。

摘要： 本发明涉及一种用于太赫兹光谱测量的载样组件及太赫兹光谱测试方法。一种用于太赫兹光谱测量的载样组件包括：支撑层、第一吸附层及第二吸附层；支撑层夹设于第一吸附层与第二吸附层之间，使得第一吸附层与第二吸附层形成0.2mm～0.5mm的间隙；第一吸附层及第二吸附层均为硝酸纤维素膜。上述用于太赫兹光谱测量的载样组件及太赫兹光谱测试方法由于硝酸纤维素膜的吸收系数与聚乙烯材料的吸收系数相近，完全可以适用于太赫兹光谱测量，且采用硝酸纤维素膜作为吸附层只需在吸附层上滴加少量样品溶液即可进行测试，避免了使用聚乙烯粉末压片法或者聚偏二氟乙烯薄膜浸渍样品溶液的制样方法，所需样品量少，样品耗用小，可以适用于较少样品时的检测。

摘要： 本发明公开了一种阵列谐振式太赫兹接收器及其太赫兹光谱仪装置。该太赫兹光谱仪装置基于阵列谐振式太赫兹接收器接收太赫兹波信号。阵列谐振式太赫兹接收器包括由若干组不同谐振频率的天线阵列。天线阵列由谐振单元按N×M行列排列组成。谐振单元为基于电感电容谐振原理的双开口谐振环结构。天线阵列最中心的谐振单元的双开口谐振环结构的中心部设有超导氮化铌热电子测辐射热计，并由超导氮化铌热电子测辐射热计桥接。实验证明，本发明在检测太赫兹光谱信号时具有很高的灵敏度，并且响应速度快，且易于片上集成，制备工艺简单方便，成本低，系统简单，易于推广。