本書主要從太赫茲輻射源、探測器及相關(guān)測試技術(shù)出發(fā),介紹了太赫茲頻段輻射源、探測器及探測技術(shù)的基本概念和特點,闡述了太赫茲光電測試技術(shù)中所涉及的基本理論、測試原理與方法、測試系統(tǒng)組成和主要技術(shù)特點,以及太赫茲光電測試技術(shù)在光電器件標定、光路校準、成像系統(tǒng)與信號傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用。 希望通過對太赫茲頻段光電測試技術(shù)的歸納和總結(jié),促進太赫茲技術(shù)在物理學、材料學、生物醫(yī)學、公共安全和信息技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。
本書可作為太赫茲領(lǐng)域科研人員和相關(guān)學科研究生的參考書和工具書,亦可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。
“戰(zhàn)略前沿新技術(shù)——太赫茲出版工程”是華東理工大學出版社重大學術(shù)出版項目，得到了中國科學院雷嘯霖院士、中國工程院莊松林院士等國內(nèi)知名專家學者的大力支持。
叢書總主編曹俊誠，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員，國家杰出青年基金獲得者（2004）、中科院“百人計劃”入選者（2009）、國務(wù)院政府特殊津貼獲得者、國家科技部重大儀器專項首席科學家。
叢書共14分冊，具體分為太赫茲源、太赫茲探測及太赫茲應(yīng)用三大部分，闡釋太赫茲測試過程中的各種前沿技術(shù)，詳細介紹太赫茲基礎(chǔ)性能研究以及太赫茲技術(shù)在國防、安全、通信、醫(yī)療、天文等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，結(jié)合創(chuàng)作者多年的相關(guān)研究成果和實踐經(jīng)驗，借鑒和歸納總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究領(lǐng)域?qū)＜覍W者和科研人員的研究成果，是國內(nèi)首套全面、詳細介紹太赫茲技術(shù)的原創(chuàng)叢書，代表了國內(nèi)一流研究水平，為該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員提供關(guān)鍵技術(shù)參考，旨在加強先進技術(shù)的研發(fā)、推廣和應(yīng)用。
本書為“戰(zhàn)略前沿新技術(shù)——太赫茲出版工程”09分冊，全書采用80克雅質(zhì)紙，彩色印刷。本書主要從太赫茲輻射源、探測器及相關(guān)測試技術(shù)出發(fā),介紹了太赫茲頻段輻射源、探測器及探測技術(shù)的基本概念和特點,闡述了太赫茲光電測試技術(shù)中所涉及的基本理論、測試原理與方法、測試系統(tǒng)組成和主要技術(shù)特點。本書可作為太赫茲領(lǐng)域科研人員和相關(guān)學科研究生的參考書和工具書,亦可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。
太赫茲光電測試技術(shù)在太赫茲技術(shù)的實現(xiàn)和應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用,它涉及光學、電學、光電子學以及激光技術(shù)、真空和低溫條件下的測試技術(shù)等,該技術(shù)的應(yīng)用還涉及信息技術(shù)、材料學、光譜學和生物醫(yī)學等學科,是一項多學科交叉的實驗技術(shù)。 20世紀90年代后期,隨著能帶工程和激光技術(shù)的發(fā)展,太赫茲輻射的產(chǎn)生方式、探測技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用研究獲得蓬勃發(fā)展。 當年認為的“太赫茲空隙”已經(jīng)逐步被“填充”,太赫茲技術(shù)也日趨成熟并逐漸獲得應(yīng)用。 為此,對太赫
茲頻段的光電測試技術(shù)進行梳理和總結(jié)勢在必行。本書從太赫茲輻射源、探測器及相關(guān)測試技術(shù)出發(fā),結(jié)合作者在太赫茲頻段器件測試、系統(tǒng)應(yīng)用以及平臺建設(shè)方面的經(jīng)驗,介紹了太赫茲頻段光電測試技術(shù)中所涉及的基本理論和概念、測試原理與方法、測試系統(tǒng)組成及其主要技術(shù)特點。 本書共5章,緒論介紹了太赫茲頻段光電測試技術(shù)的概況與特點;1章介紹了太赫茲光電測試技術(shù)中涉及的輻射源、探測器和相關(guān)探測技術(shù);第2章介紹了太赫茲頻段光電測試過程中涉及的真空與低溫技術(shù);第3章介紹了太赫茲頻段的光學元件、太赫茲激光與光電器件的測試技術(shù);第4章介紹了適用于太赫茲頻段的光譜測量技術(shù);第5章介紹了太赫茲光電測試技術(shù)在器件參數(shù)測量與標定、太赫茲成像與信號傳輸方面的應(yīng)用。 希望通過對太赫茲頻段光電測試技術(shù)的歸納和總結(jié),促進太赫茲技術(shù)在材料學、生物醫(yī)學、公共安全和信息技術(shù)等領(lǐng)
域的應(yīng)用與發(fā)展。
課題組成員在本書部分內(nèi)容及相關(guān)科研項目完成過程中給予了大力幫助。特別感謝符張龍、郭旭光、顧亮亮、邱付成、王紅雨、羅小青和付亞州在太赫茲量子阱探測器性能分析、光電與光譜測試技術(shù)方面給予的大力幫助;感謝萬文堅、韓英軍和黎華在太赫茲量子級聯(lián)激光器性能測試與分析方面給予的大力幫助;感謝顧立、陳鎮(zhèn)、王長、周濤和張戎在太赫茲通信與成像技術(shù)方面給予的大力幫助。
由于太赫茲光電測試技術(shù)涉及的學科范圍較廣,加之目前太赫茲技術(shù)的發(fā)展還處于多種技術(shù)的交叉融合過程中,研究成果的數(shù)據(jù)更新較快,同時限于作者的知識和能力,書中難免存在疏漏與不足之處,敬請同行與讀者批評指正。
譚智勇、曹俊誠
2019年6月于上海
譚智勇，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員，碩士生導(dǎo)師。主要從事太赫茲光電技術(shù)和低溫技術(shù)領(lǐng)域的研究工作，在太赫茲光電測試與表征、太赫茲器件模塊與應(yīng)用方面取得多項創(chuàng)新性成果。在IEEE PTL、APL、ASS和EL等期刊發(fā)表了SCI論文30余篇，獲得授權(quán)發(fā)明專利8項（含2項美國專利）、實用新型專利3項，在國內(nèi)外學術(shù)會議做邀請報告5次。2010年獲上海市優(yōu)秀畢業(yè)生榮譽稱號，先后擔任中科院“十二五”太赫茲科技規(guī)劃組秘書。作為項目負責人承擔科技部儀器專項任務(wù)，基金委面上項目、青年項目以及上海市自然科學基金項目等。
曹俊誠教授：中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員，博士生導(dǎo)師，國家杰出青年基金獲得者、中科院“百人計劃”入選者、國務(wù)院政府特殊津貼獲得者、國家科技部重大儀器專項首席科學家、上海市優(yōu)秀學科帶頭人計劃入選者、上海市自然科學牡丹獎獲得者、 “中國科學院優(yōu)秀教師”稱號獲得者。主要從事太赫茲物理、器件及太赫茲通信與成像應(yīng)用等方面的研究工作，研制出太赫茲量子級聯(lián)激光器和量子阱探測器，并實現(xiàn)了太赫茲實時音頻和視頻傳輸驗證。
0 緒論 001
1 太赫茲輻射體與探測器件 005
1.1 引言 007
1.2 太赫茲頻段的輻射度學 007
1.2.1 基本物理量 007
1.2.2 基本定律 009
1.2.3 太赫茲輻射在大氣中的傳播 017
1.3 太赫茲輻射體 020
1.3.1 基本性能參數(shù) 020
1.3.2 太赫茲輻射源 021
1.4 太赫茲探測器件 029
1.4.1 基本性能參數(shù) 030
1.4.2 熱探測器 036
1.4.3 光子型探測器 041
1.4.4 多像元探測器 044
1.5 太赫茲探測技術(shù) 046
1.5.1 直接探測技術(shù) 046
1.5.2 相干探測技術(shù) 047
1.5.3 微弱信號探測技術(shù) 047
1.5.4 雷達技術(shù) 048
1.5.5 高速探測技術(shù) 048
1.5.6 信號同步技術(shù) 049
1.6 小結(jié) 051
參考文獻 051
2 太赫茲光電測試中的真空與低溫技術(shù) 055
2.1 引言 057
2.2 真空技術(shù) 057
2.2.1 真空概述 057
2.2.2 真空的測量 060
2.2.3 真空泵 061
2.2.4 真空附件 063
2.2.5 真空檢漏技術(shù) 065
2.2.6 太赫茲光電測試中的真空 068
2.3 低溫技術(shù) 071
2.3.1 低溫概述 071
2.3.2 冷質(zhì)與冷量 073
2.3.3 低溫的測量 073
2.3.4 制冷方式與裝置 074
2.3.5 太赫茲光電測試中的低溫 081
2.4 小結(jié) 083
參考文獻 084
3 太赫茲光學元件與光電器件表征技術(shù) 085
3.1 引言 087
3.2 光學元件 087
3.2.1 太赫茲窗片 088
3.2.2 太赫茲透鏡 089
3.2.3 太赫茲反射鏡 090
3.2.4 太赫茲波片 093
3.2.5 太赫茲偏振片 093
3.2.6 太赫茲濾光片 094
3.2.7 光學元件特性測試 096
3.3 太赫茲激光耦合與光路校準 096
3.3.1 光束耦合技術(shù) 096
3.3.2 光路校準技術(shù) 102
3.4 太赫茲激光器測試技術(shù) 104
3.4.1 電流 電壓特性 104
3.4.2 激光頻率 106
3.4.3 激光功率 107
3.4.4 工作溫度 113
3.4.5 激光偏振 114
3.4.6 光束測量技術(shù) 115
3.4.7 穩(wěn)定性與可靠性 117
3.5 太赫茲光探測器測試技術(shù) 128
3.5.1 電流 電壓特性 128
3.5.2 光響應(yīng)譜 132
3.5.3 峰值響應(yīng)率 134
3.5.4 噪聲等效功率 137
3.5.5 比探測率 139
3.5.6 響應(yīng)速度 139
3.5.7 偏振選擇性 140
3.6 小結(jié) 142
參考文獻 142
4 太赫茲光譜測量技術(shù) 145
4.1 引言 147
4.2 傅里葉變換光譜技術(shù) 147
4.2.1 傅里葉變換光譜儀原理 148
4.2.2 光譜儀的主要部件 152
4.2.3 透/反射譜測量技術(shù) 158
4.2.4 時間分辨光譜測量技術(shù) 164
4.2.5 器件光譜測量技術(shù) 166
4.3 太赫茲時域譜技術(shù) 167
4.3.1 工作原理 168
4.3.2 技術(shù)特點與測量舉例 168
4.3.3 泵浦 探測技術(shù) 170
4.4 太赫茲頻域譜技術(shù) 174
4.4.1 工作原理 175
4.4.2 技術(shù)特點與測量舉例 176
4.5 小結(jié) 178
參考文獻 178
5 基于太赫茲量子器件的測試技術(shù)及應(yīng)用 181
5.1 引言 183
5.2 基于太赫茲量子器件的光電測試技術(shù) 183
5.2.1 脈沖太赫茲激光測量 184
5.2.2 基于單頻光源的響應(yīng)率標定 188
5.2.3 太赫茲陣列探測器標定 191
5.2.4 太赫茲空芯光纖損耗測量 195
5.2.5 太赫茲偏振光的測量與轉(zhuǎn)換 198
5.2.6 表征技術(shù)的改進 204
5.3 基于太赫茲量子器件的成像技術(shù) 208
5.3.1 掃描成像技術(shù) 208
5.3.2 實時成像技術(shù) 218
5.3.3 成像技術(shù)的應(yīng)用 222
5.4 基于太赫茲量子器件的無線通信技術(shù) 229
5.4.1 太赫茲激光的傳輸 229
5.4.2 太赫茲信號的調(diào)制與解調(diào) 230
5.4.3 太赫茲通信演示 235
5.4.4 器件通信性能的改進 244
5.5 小結(jié) 247
參考文獻 247
索引 250
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