太赫兹科学与技术原理PDF电子书下载

第一章 引言 1

1.1太赫兹频段 1

1.2太赫兹的产生与检测 3

1.2.1太赫兹源 3

1.2.2太赫兹探测器 5

1.3太赫兹应用 6

第二章 太赫兹与物质互作用的基础理论 9

2.1物质中的电磁波 9

2.1.1波动方程 10

2.1.2反射和透射 12

2.1.3相干透射光谱 14

2.1.4吸收和色散 16

2.1.5等离子体频率 18

2.1.6电偶极子辐射 18

2.1.7自由空间中的准光传播 20

2.2太赫兹辐射及元激发 24

2.2.1电偶极互作用的量子理论 24

2.2.2类氢原子的能级 29

2.2.3分子的旋转和振动模式 32

2.2.4晶格振动 38

2.3激光基础 41

第三章 宽带太赫兹脉冲的产生与检测 45

3.1超快光学 45

3.1.1线性色散媒质中的光脉冲传播 45

3.1.2飞秒激光器 47

3.1.3时间分辨的泵浦—探测技术 51

3.1.4太赫兹时域光谱学 51

3.2基于光电导天线的太赫兹发射器和检测器 52

3.2.1光电导天线 52

3.2.2偏置光电导天线产生的太赫兹脉冲 54

3.2.3衬底透镜：准直透镜和超半球形透镜 59

3.2.4大孔径光电导发射器的太赫兹辐射 61

3.2.5基于光电导天线的时间分辨率太赫兹场测量 66

3.3光整流 68

3.3.1与非中心对称媒质的非线性光学作用 68

3.3.2二阶非线性极化及极化率张量 71

3.3.3光整流的波动方程 74

3.3.4光学和太赫兹频段的色散 77

3.3.5太赫兹频段电光晶体的吸收 79

3.4自由空间电光采样 81

3.5超宽带太赫兹脉冲 86

3.5.1光整流和电光采样 87

3.5.2光电导天线 89

3.6电子加速器的太赫兹辐射 90

3.7产生太赫兹脉冲的新技术 93

3.7.1铌酸锂斜光脉冲的相位匹配 93

3.7.2空气中的太赫兹产生 95

3.7.3准相位匹配晶体的窄带太赫兹产生 96

3.7.4太赫兹脉冲成形 98

第四章 连续波太赫兹源和探测器 104

4.1光混频 104

4.2差频产生和参量放大 109

4.2.1差频产生的原理 109

4.2.2双泵浦光束差频产生 111

4.2.3光参量放大 115

4.3远红外气体激光器 117

4.4 P型锗激光器 119

4.5微波倍频 121

4.6量子级联激光器 123

4.6.1发射激光和级联效应 124

4.6.2预期发展 125

4.7反向波振荡器 125

4.8自由电子激光器 128

4.8.1工作原理 129

4.8.2自由电子激光器设备 130

4.9热探测器 131

4.9.1测辐射热探测器 131

4.9.2热电探测器 135

4.9.3 Golay探测器 137

4.10外差接收机 138

第五章 太赫兹光学 141

5.1固体在太赫兹频段的介质特性 141

5.2太赫兹光学材料 143

5.2.1聚合物 143

5.2.2介质和半导体 145

5.2.3导体 149

5.3光学部件 150

5.3.1聚焦元件 150

5.3.2抗反射涂层 151

5.3.3带通滤波器 152

5.3.4极化 154

5.3.5波片 155

5.4太赫兹波导 157

5.4.1矩形波导理论 157

5.4.2空金属管 159

5.4.3介质光纤 160

5.4.4平行金属板 162

5.4.5金属线波导 164

5.5太赫兹频段人工材料 169

5.5.1超介质材料 169

5.5.2光子晶体 173

5.5.3等离子体学 179

5.6太赫兹极化声子 188

第六章 原子和分子的太赫兹光谱学 192

6.1 Rydbergy原子的操控 192

6.2旋转光谱学 196

6.2.1旋转跃迁的基本原理 196

6.2.2高分辨率光谱 198

6.2.3大气和天体光谱学 199

6.3生物分子 207

6.3.1液体水 208

6.3.2小生物分子的常规模式 210

6.3.3大分子动力学 220

第七章T射线成像 229

7.1引言 229

7.2宽带太赫兹脉冲成像 231

7.2.1幅度和相位成像 231

7.2.2实时2D成像 233

7.2.3 T射线层析成像 235

7.3连续波太赫兹辐射成像 240

7.3.1光栅扫描成像 240

7.3.2用微测辐射仪照相机的实时成像 245

7.4用于安全的毫米波成像 247

7.4.1主动成像 248

7.4.2被动成像 250

7.5 T射线成像的医疗应用 253

7.5.1人体组织的光学特性 253

7.5.2癌症诊断 254

7.5.3皮肤烧毁的反射成像 257

7.5.4龋齿的检测 258

第八章 凝聚物质的太赫兹频谱学 259

8.1半导体的带内跃迁 259

8.1.1本征半导体的能带结构 259

8.1.2光载流子动力学 260

8.1.3杂质态 263

8.1.4半导体纳米结构：量子阱、量子线、量子点 265

8.2强关联电子系统 273

8.2.1常规超导体中的准粒子动力学 274

8.2.2高温超导体的低能激发 278

参考文献 287

索引引 297