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天津大学姚健铨院士来我校作报告
——当代科学前沿讲坛"第三十六讲
太赫兹技术及其研究进展
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| 3月18日应理学院物理系的邀请,天津大学姚健铨院士来我校作学术报告。 姚健铨院士在报告上介绍了THz的背景知识、目前的研究热点以及将来的发展方向。姚健铨院士风趣幽默地向大家介绍了太赫兹波(Tera-Hertz Wave,频率在0.1-10THz范围)是光子学技术与电子学技术、宏观与微观的过渡区域,是一个具有科学研究价值但尚未开发的电磁辐射区域。如何有效的产生高功率(高能量)、高效率且能在室温下稳定运转、宽带可调的THz辐射源,已经成为科研工作者追求的目标。根据THz辐射产生的机理,可以将其辐射源分为两大类:一类是利用电子学的方法,另一类是利用光学的方法产生THz波辐射。接着姚健铨院士向大家讲解了THz时域光谱(THz-TDS),THz时域光谱是近年迅速发展并不断扩大其应用领域的一种新型物理测量和分析手段。通过记录THz辐射电场的时间波形,进行傅里叶变换以后,就可以得到THz脉冲电场的频谱。这一方法类似于傅立叶变换红外光谱技术(FTIR),所不同的是,THz-TDS直接测量电场,而FTIR所测量的是一个互相关信号。因此,THz-TDS在获得脉冲电场振幅谱的同时,还同时直接得到各频率分量的位相谱,这是优于传统的光学测量的一个重要特点。利用这一技术,可以方便地得到被测样品复介电常数、载流子浓度等物理信息,进而可以对各种材料的物性和所发生的相互作用过程进行细致的研究。 此外,THz测量技术的高信噪比和单个THz脉冲所包含的宽频带,使得THz-TDS技术能够迅速地对材料组成的微细变化做出分析和鉴定。目前,对光电子材料响应速率的要求已经达到了GHz甚至THz的范围,THz时域光谱技术的非接触测量性质在这一方面具有独特的优势。除了相对成熟的THz-TDS技术,为了满足不同的测量要求,以THz辐射作为探测源的其它新型探测方法和技术也是这一领域正在发展的重要研究课题。总体上看,作为一种新兴的光谱分析手段,THz技术由于光源本身和探测技术所具有的特点,在物理学基础研究、信息和光电子材料的检测、化学和生物样品的分析鉴定、生物医学、物体内部逐层探测,乃至现代通讯技术等领域正呈现出蓬勃的发展趋势,并展现出巨大的应用潜力。 姚健铨院士认为尽管目前太赫兹波科学技术还远未成熟,但是其重要的理论研究价值和广泛的应用前景已经引起了学术界的普遍关注和极大兴趣,对于该波段的研究已成为21世纪科学研究最前沿的领域之一。 |