太赫兹科学技术和应用PDF电子书下载

第一章　太赫兹辐射 1

1.1　太赫兹波段和太赫兹辐射 1

1.1.1 太赫兹辐射的存在和太赫兹空隙 1

1.1.2 太赫兹辐射的特性 4

1.1.3 限制太赫兹辐射应用的因素 6

1.2　太赫兹波的研究历史 8

1.2.1 超快光电子学太赫兹技术的发展 8

1.2.2　光学太赫兹技术的发展 15

1.2.3 电子学太赫兹技术的发展 17

1.3　太赫兹科学现状 18

1.3.1 太赫兹科学研究的发展和壮大 18

1.3.2 太赫兹科学当前的研究领域 20

参考文献 21

第二章　太赫兹波的发射和探测 27

2.1　光开关模式的太赫兹波发射和探测 27

2.1.1 光电导天线 27

2.1.2 半导体表面电场和太赫兹发射 31

2.1.3 光致丹倍效应和太赫兹发射 34

2.2　光整流和电光探测 37

2.2.1　光整流效应 37

2.2.2 电光检测 41

2.2.3 宽带太赫兹辐射的发射和探测 45

2.2.4　频率下转换的太赫兹波发射 47

2.3　利用空气产生和探测太赫兹脉冲 48

2.3.1 空气中产生太赫兹脉冲 48

2.3.2　利用空气探测太赫兹辐射 54

2.4　其他太赫兹波发射器 57

2.4.1　反波管 57

2.4.2　耿氏二极管振荡器和倍频器 58

2.4.3　气体激光器 59

2.4.4　半导体激光器 60

2.4.5 同步辐射和自由电子激光器 61

2.5　太赫兹波探测器 63

2.5.1 辐射热计 63

2.5.2　热释电探测器 63

2.5.3　热膨胀式探测器 64

2.5.4　混频器和差频检测 64

2.6　对太赫兹波发射和探测方式的比较 66

2.6.1 对太赫兹波发射源的比较 66

2.6.2 时太赫兹波探测器的比较 66

参考文献 68

第三章　太赫兹波光谱和成像 69

3.1　太赫兹时域光谱 69

3.1.1 太赫兹时域光谱技术 69

3.1.2 太赫兹时域光谱的信噪比 71

3.1.3　单脉冲的时域光谱测量 74

3.1.4　太赫兹差异光谱技术 78

3.2　太赫兹波成像 80

3.2.1 空间扫描形式的太赫兹波成像技术 80

3.2.2　二维太赫兹波成像技术 82

3.2.3　飞行时间成像 85

3.2.4　合成孔径成像和干涉成像 86

3.3　与太赫兹光谱和成像相关的技术 88

3.3.1 太赫兹波收发器 88

3.3.2 圆渐开线型光学延迟器 91

3.3.3 无移动元件的光学延迟器 94

3.3.4 太赫兹波时域光谱与傅里叶变换红外光谱的比较 96

参考文献 97

第四章　太赫兹波与物质的相互作用 98

4.1　太赫兹波与自由载流子 98

4.1.1　物质在太赫兹波段的介电常数 98

4.1.2　物质在太赫兹波段的折射率 102

4.1.3 利用太赫兹光谱测量物质中载流子的性质 103

4.2　太赫兹波与能级共振态 104

4.2.1 电磁波与共振结构的相互作用 104

4.2.2 太赫兹反射光谱和晶体的声子振荡 107

4.2.3　声子-自由载流子相互作用和太赫兹波发射光谱 109

4.3　太赫兹波与光子学结构 112

4.3.1 太赫兹辐射的自由空间传播 112

4.3.2 太赫兹波的波导传播 114

4.3.3 太赫兹波的光子晶体 117

4.3.4 太赫兹波与金属表面周期结构的相互作用 119

参考文献 123

第五章　太赫兹波三维成像技术 125

5.1　太赫兹波的计算机辅助层析技术 125

5.1.1　计算机辅助层析成像 125

5.1.2　太赫兹波层析成像系统 126

5.1.3　层析成像和重现 128

5.1.4 太赫兹层析成像的空间分辨率 132

5.2　太赫兹波衍射层析技术 134

5.2.1 太赫兹波的衍射 134

5.2.2　太赫兹波衍射层析成像 136

5.2.3 太赫兹波衍射层析像的质量分析 138

5.3　菲涅耳透镜三维成像 140

5.3.1 菲涅耳透镜的性质 140

5.3.2　利用菲涅耳透镜进行三维成像 143

5.3.3　菲涅耳透镜成像的分析 145

参考文献 147

第六章　太赫兹波近场显微技术 148

6.1 太赫兹波成像的分辨率和近场成像 148

6.1.1 太赫兹波成像的分辨率 148

6.1.2 亚波长尺度物体的衍射 149

6.1.3　远场波和隐失波 150

6.2　孔径限制的近场显微技术 152

6.2.1 动态光学孔径和太赫兹波显微镜 152

6.2.2　针孔限制的太赫兹波显微镜 155

6.3　基于电光效应的太赫兹近场成像 158

6.3.1 亚波长的太赫兹波发射源 158

6.3.2 太赫兹波发射源限制的近场显微镜 160

6.3.3　探测器限制的太赫兹波近场显微镜和二维近场显微镜 162

6.4　无光学孔径的太赫兹波近场成像 163

6.4.1 无光学孔径的近场成像 163

6.4.2　针尖对太赫兹波的散射 165

6.4.3　针尖对太赫兹波的吸收和太赫兹波近场成像 166

6.5　太赫兹波发射显微技术 169

6.5.1　针尖与半导体表面之间的太赫兹波发射 169

6.5.2　局域的肖特基势垒 171

6.5.3　太赫兹波发射显微技术 173

参考文献 175

第七章　太赫兹波无损探伤技术 177

7.1　太赫兹波对物体的穿透性 177

7.1.1 物体对电磁波传播的阻碍 177

7.1.2　常见物质的太赫兹透射谱 178

7.1.3 太赫兹波穿透的限制 184

7.2 脉冲太赫兹波成像检查泡沫材料中的缺陷 184

7.2.1　应用背景 184

7.2.2 太赫兹波在泡沫材料中的传播 185

7.2.3　缺陷的脉冲太赫兹像 186

7.2.4　对太赫兹波成像的分析 188

7.2.5　便携式的太赫兹波成像装置 192

7.3　连续波太赫兹检测技术 194

7.3.1 不同频率的连续波太赫兹像 194

7.3.2　缺陷像的调制度和判定概率 197

7.3.3　提高太赫兹检测的速度 200

7.4　太赫兹成像对石墨纤维复合材料的检测 200

7.4.1　石墨纤维复合材料及缺陷 200

7.4.2 石墨纤维复合材料的连续太赫兹波像 201

7.4.3 石墨纤维复合材料的太赫兹时域光谱 202

第八章　太赫兹波安全检测技术 206

8.1　炸药等危险物质的太赫兹光谱 206

8.1.1　炸药的太赫兹光谱 206

8.1.2　太赫兹波反射和散射光谱 210

8.1.3 对炸药太赫兹光谱的理论计算 212

8.2　太赫兹波的透视和遥感 215

8.2.1 太赫兹波的远距离传输 215

8.2.2 太赫兹波的透视成像和检测 220

8.3　太赫兹波的站开检测和光谱成像 223

8.3.1 太赫兹波的站开检测 223

8.3.2 太赫兹波的光谱成像 226

参考文献 229

第九章　太赫兹技术应用于生物医学 230

9.1　生物分子的太赫兹光谱 230

9.1.1 生物小分子的太赫兹光谱 230

9.1.2　蛋白质和DNA分子的太赫兹光谱响应 232

9.1.3 太赫兹差异光谱和生物分子识别 235

9.2　太赫兹波与药物的相互作用 238

9.2.1　分子的水合在太赫兹光谱中的表现 238

9.2.2 太赫兹技术应用于药品的质量控制 240

9.3　太赫兹技术应用于医疗诊断 242

9.3.1 细胞的太赫兹光谱 242

9.3.2　太赫兹波成像应用于疾病诊断 243

参考文献 246

名词索引 249