太赫兹脉冲测量技术及其在计量领域的应用

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1、2013年10月宇航计测技术Oct．，2013第33卷第5期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol．33，No．5文章编号:1000－7202(2013)05－0001－08中图分类号:O441文献标识码:A太赫兹脉冲测量技术及其在计量领域的应用龚鹏伟谢文姜河马红梅杨春涛(北京无线电计量测试研究所，北京100039)摘要本文对国内外太赫兹脉冲的产生和测量技术进行了综述，详细介绍了太

2、赫兹脉冲产生与测量技术的原理和优缺点，以及太赫兹脉冲技术在宽带示波器、超快光电探测器、超快脉冲产生器等仪器设备计量中的应用。+关键词太赫兹脉冲太赫兹产生太赫兹测量太赫兹计量MeasurementTechniqueofTerahertzPulsesandApplicationinMetrologyGONGPeng-weiXIEWenJIANGHeMAHong-meiYANGChun-tao(BeijingInstituteofＲadioMetrologyandMeasurement，Beijing100039)AbstractＲ

3、ecentdevelopmentofgenerationandmeasurementtechniqueofterahertzpulseshavebeenreviewedinthispaper．Detailedinstructionsalsoshowforgenerationandmeasurementtechniqueofterahertzpulsesaswellastheirmeritsanddrawbacks．Andtheapplicationofterahertzpulsestechnologyinmetrologyha

4、vebeengiven，suchaswidebandwitdhosscilloscope，ultrafastphotodetector，ultrafastpulsegenerator，widebandwidthcombgeneratorandsoon．+KeywordsTerahertzpulseTerahertzgenerationTerahertzmeasurementTerahertzmetrology1引言应运而生，同时太赫兹的特性也逐渐被人们认识的更加清楚。目前，太赫兹领域已经取得了很多重大的科研成果，但是依然存在很

5、多技术困难，需要继续电磁波信号总是沿着连续波信号和脉冲信号两攻关，距离广泛的实际应用还有很长的路要走，对我种信号形式向前发展，太赫兹频段的信号也不例外。们科研工作者来说是机遇与挑战并存。太赫兹波通常是指频率在(0．1～10)THz，波长在太赫兹脉冲作为太赫兹技术发展的重要方向之(0．03～3)mm的连续波，太赫兹脉冲通常是指半幅一，被国内外大量的科研工作者所重视，在太赫兹脉度脉冲宽度在(0．1～10)ps的脉冲信号。太赫兹的冲的产生与测量方面做了大量工作，研究出了多种长波段与毫米波、亚毫米波相重合，其发展主要依靠太赫兹脉冲产生

6、与测量的技术，本文将在第二部分电子学技术;而它的短波段与红外光相重合，其发展和第三部分进行详细介绍。目前，电子学技术只能主要依靠光子学技术。近20年来的发展使得太赫产生太赫兹脉冲半幅度宽度较宽的脉冲信号，基本兹的产生技术、传输技术和测量技术都得到了极大上就是10ps，很难小于10ps;电子学技术测量太赫的提高，与之相对应的太赫兹器件、太赫兹仪器相继·2·宇航计测技术2013年兹脉冲的能力也限制于目前带宽最宽的100GHz的开关由衬底、接地板和金属电极构成，与微带线不同示波器，只能对太赫兹脉冲半幅度宽度较宽的脉冲的是在传输信号的

7、金属电极上留有一个间隙，此间信号进行准确测量，本文对电子学技术的太赫兹脉隙将金属电极一分为二。光导开关使用时，外接直冲产生和测量技术就不再进行介绍，主要从光子学流电源，在间隙两侧的电极间形成直流偏置电压，激技术的角度介绍太赫兹脉冲的产生与测量技术。光脉冲被聚焦到光导开关的间隙内，当光脉冲的光随着太赫兹脉冲技术的发展，太赫兹脉冲技术子能量大于衬底材料的能带间隙，激光将在衬底中在物质检测、成像安检、无损探伤、工业控制、通信技激励出光生载流子，光生载流子在偏置电压的驱动术、材料科学、生物医学、空间探测、武器装备和计量下作加速运动，从

8、而产生电脉冲信号，产生的电脉冲［1～7］等领域，都展现出了广阔的应用前景。本文第信号沿着微带线传输，传输模式为微带线的主模准四部分将主要介绍太赫兹脉冲技术在计量领域的一TEM模。些典型应用。光导开关所产生信号的脉冲宽度和频带宽度，与激光脉冲宽度和光生载流子的寿命等因素有关。2