资源描述：
《太赫兹光谱和成像应用及展望》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、太赫兹技术及应用太赫兹光谱和成像应用及展望赵国忠（首都师范大学物理系北京100037）E-mail:guozhong-zhao@mail.cnu.edu.cn摘要作为近年来颇受科技界和各国政府重视的一个新兴学科和技术领域，太赫兹辐射具有不同于其它波段电磁波的许多独特性质，因而在物理、化学、生物、材料、医学、农业、国防和军事等领域具有广阔的应用前景。结合国内外研究和应用的现状，本文概述了太赫兹时域光谱、太赫兹成像以及太赫兹技术在物理学、化学、生物学和天文领域的应用和机遇，供广大同行参考。关键词太赫兹;电磁
2、辐射;光谱;成像中图分类号O433.2ApplicationandOutlookofTHzSpectroscopyandImagingZhaoGuozhong(DepartmentofPhysics,CapitalNormalUniversity100037,China)AbstractTerahertz(THz)radiation,asnewresearchtopicandtechnologyfieldwhichispaidmoreandmoreattentionbytheresearchersand
3、governments,hassomeuniquepropertieswhichisdifferentfromotherelectromagneticwave.THzwaveisregardedtohavepotentialapplicationinmanyfields.ThispaperintroducesTHztimedomainspectroscopy,THzimaging,andtheirapplicationinthefieldofphysics,chemistry,andbiologyfor
4、thereferenceofinterestedpeopleareintroduced.KeywordsTHz;electromagneticradiation;spectroscopy;imaging1引言太赫兹技术之所以引起人们广泛的关注,首先是因为物质的太赫兹光谱(包括透射谱和反射谱)包含着非太赫兹辐射（THz辐射，Ｔ射线)通常指的是频率常丰富的物理和化学信息，研究物质在这一波段的光在0.1THz～10THz(波长在30μｍ～3ｍｍ)之间的电谱对于物质结构的探索具有重要意义;其次是因为太赫磁波,其
5、波段在微波和红外光之间,属于远红外波段，兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质：如图1所示。在20世纪80年代中期以前,由于缺乏有1)瞬态性：太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级，效的产生方法和检测手段，科学家对于该波段电磁辐不但可以方便地对各种材料(包括液体、半导体、超导射性质的了解非常有限。近十几年来，随着超快激光体、生物样品等)进行时间分辨的研究，而且通过取样技术的迅速发展，为太赫兹脉冲的产生提供了稳定、测量技术，能够有效地抑制背景辐射噪声的干扰。目前，辐射强度测量的信噪比可以大于1010，远远高于
6、可靠的激发光源，使太赫兹辐射的产生和应用得到了蓬勃发展[1,2]。傅立叶变换红外光谱技术，而且其稳定性更好。2)宽带性：太赫兹脉冲源通常只包含若干个周期的电磁振荡,单个脉冲的频带可以覆盖从GHz至几十太赫兹的范围,便于在大的范围里分析物质的光谱性质。3)相干性：太赫兹的相干性源于其产生机制。它是由相干电流驱动的偶极子振荡产生，或是由相干的激光脉冲通过非线性光学差频效应产生。太赫兹技术的相干测量技术能够直接测量电场振幅和相位，可以图1太赫兹波段在电磁波谱中的位置示意图方便地提取样品的折射率、吸收系数，与利
7、用Kramers-Kronig关系的方法相比，大大减少了计算和不确定性。收稿日期：2006-03-27基金资助：国家自然科学基金（项目编号：10390160和10474067）、北京市教委科技发展计划项目（项目编号：KM200510028003）。作者简介：赵国忠，教授，从事太赫兹光谱与成像研究。36ModernScientificInstruments200624)低能性：太赫兹光子的能量只有毫电子伏特，兹单脉冲时域成像、近场成像等研究[7-9]。与X射线相比,不会因为电离而破坏被检测的物质。在199
8、5年，Hu和Nuss首次将太赫兹-TDS技术用太赫兹辐射对于很多非极性物质，如电介质材料于成像[6]。这激起了同行及公众对此项技术的极大兴及塑料、纸箱、布料等包装材料有很强的穿透力,可趣，并关注这种光谱仪将带来的一系列的新的、有价用来对已经包装的物品进行质检或者用于安全检查[3]。值的应用。基于太赫兹辐射独特的性质，再加上系统此外，大多数极性分子如水分子、氨分子等对太赫兹能够在合理的时间内成像，已经有大批的应用领域被辐射有强烈的吸收，可以通
