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太赫兹技术应用

2012-12-12 00:41
魏丁小陆
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  3、THz波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。THz波的时域光谱技术(THz-TDS)直接测量THz波的时域电场,通过傅立叶变换给出THz波的振幅和相位。因此,无需使用Kramers-Kronig色散关系,就可以提供介电常数的实部和虚部。这使测得的与THz波相互作用的介质折射率和吸收系数变得更精确;

  4、THz波的光子能量较低,1THz频率处的光子能量大约只有4mV,比X射线的光子能量弱107--108倍。因此,THz波不会对生物组织产生导致电离和破坏的有害光,特别适合于对生物组织进行活体检查;

  5、THz光子能量约为可见光,用THz做信息载体比用可见光和近中红外光能量效率高得多;

  6、THz波是具有量子特性的电磁波,具有类似微波的穿透能力,同时又具有类似光波的方向性。THz波也可以被特定的准光学器件反射、聚焦和准直,可以在特定的波导中传输。THz波对于很多非极性物质具有较强的穿透能力,可以穿透很多对于可见光和红外线不透明的物质(如塑料、陶瓷、有机织物、木材、纸张等),因而可用来对已经包装的物品进行质检或者用于安全检查;

  7、凝聚态体系的声子吸收很多位于THz波段,自由电子对THz波也有很强的吸收和散射,THz时域光谱技术是一个研究凝聚态材料中物理过程的很好的工具。特别是许多有机分子在THz波段呈现出强烈的吸收和色散特性,不同分子对于THz波的吸收和色散特性是与分子的振动和转动能级有关的偶极跃迁相联系的,而分子的偶极跃迁犹如人的指纹,是千差万别的。因此,可以通过光谱分析实现分子的识别,就如同识别人的指纹一样,THz光谱通过介电函数的实部和虚部来描述分子的转动和振动。大多数极性分子如水分子、氨分子等对THz辐射有强烈的吸收,可以通过分析它们的特征谱研究物质成分或者进行产品质量控制。

  二、THz应用技术

  THz波的独特的优越特性主要是由它在电磁波谱中所处的特殊位置决定的,而这些优越特性又是其应用前景的基础。THz波频率很高(波长比微波小1000倍以上),因而其空间分辨率很高;THz脉冲很短(飞秒级),因而THz辐射又具有很高的时间分辨率。THz时域光谱技术和THz成像技术就构成了THz应用的两个主要关键技术。

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