基于太赫兹波的手性结构超表面的宽带高效交叉极化转换和多功能波前处理

由于群速度的偏振依赖性,飞秒激光脉冲入射到双波长波片时出射光脉冲会分离为两个具有一定时间延迟的飞秒激光脉冲。从实验和理论模拟两方面研究了双波长波片导致的脉冲分离现象对飞秒激光双色场成丝辐射太赫兹(THz)波效率的影响。实验结果表明,脉冲分离导致的时间延迟会降低双色场辐射THz波的效率,可通过零级双波长波片缩短分离脉冲之间的时间延迟,有效提高THz波的产生效率。

阐释了太赫兹技术和科学的基础理论，主要介绍了太赫兹波的产生、探测和控制

太赫兹波（THz）是一种介于微波和红外线波之间的电磁波。由于生物体对THz波的独特响应性，太赫兹波在生物医学领域的应用研究特别是其与生物组织的相互作用成为了研究热点。该研究旨在探索太赫兹波能否激发光敏剂产生光敏效应。采用纳焦级宽谱（1~3 THz）的脉冲太赫兹光源对光敏剂（PS）血卟啉单甲醚（HMME）照射30 min，用DPBF作为单态氧的捕获剂检测单态氧产率。采用相同的太赫兹光源照射常规培养的HepG2细胞，光学显微镜下观察细胞形态，MTT法检测细胞活性。PS+THz组单态氧产率显著高于单纯太赫兹波组（21.04% vs. 2.39%）；PS+THz组HepG2细胞形态较对照组略圆，细胞有收缩趋势；细胞活性检测结果显示，太赫兹波照射后HMME孵育的HepG2细胞的活性降低至81.13%（THz组为99.21%）。实验结果表明宽谱1~3 THz纳焦级太赫兹波可激发光敏剂HMME，激发效率约为20%。

从理论和实验两方面研究了调控抽运脉冲的时、空啁啾特性对于波面倾斜法产生太赫兹波输出效率的影响。实验和数值模拟证明：对于附加时间啁啾情况，当附加正时间啁啾时，太赫兹波输出效率与附加啁啾量呈非线性关系，并具有最佳值；当附加负时间啁啾时，太赫兹输出效率与附加啁啾量呈线性反比关系。对于附加空间啁啾情况，不论附加空间啁啾的大小和符号如何，都会降低太赫兹波的输出效率，并且随着空间啁啾量的增加而快速下降。这些结果对基于波面倾斜法产生超快太赫兹波系统的优化和调控具有指导意义。

针对传统单通道被动太赫兹波成像系统的效率低、结构复杂的缺点，设计了一种基于曲柄摇杆机构的光机扫描太赫兹波成像系统。使用曲柄摇杆机构对行扫描镜实现快速驱动，同时配合场反射镜的运动完成对成像目标的二维扫描。通过使用390 mm口径的卡塞格林天线以及94 GHz太赫兹波辐射计完成对目标的快速成像。实验表明，系统单帧成像时间为20 s，成像视场角为30°×36°，角分辨率可达0.6°。在室内条件下，可以很好地对人体进行成像，并能有效地探测隐藏在衣物下的危险物品。该系统具有成本低、效率高、结构简单等特点，对实现被动太赫兹成像系统的小型化、快速化有较高的参考价值。