摘要:太赫兹波因其低能性、高透过性、抗干扰能力强、指纹性等独特特性，在探测、成像、雷达、军事防御等领域发挥着至关重要的作用，近年来得到了国内外学者的高度重视。但高成本和高损耗仍然是制约太赫兹调控发展的重要因素。钙钛矿材料具有优异的光电学特性，且制备工艺简单，可大批量生产，成为制备太赫兹探测器最有潜力的材料之一。此外，钙钛矿易于调节的特性弥补了超表面难以调节的缺陷，满足了可调谐超表面的需求。将这两者结合起来，可以在光场下有效地调控太赫兹。本文设计了两种编码超表面，由有机-无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3、聚酰亚胺和铝组成，并通过光场控制分别改变两种结构的工作频率，将结果与理论计算进行对比验证其效果。第一种结构可以通过光场调控，在宽带工作频率和高效工作效率之间选取。第二种结构仅工作在0.1 THz，可以通过光改变相位，使得原有结构相位出现反转，从而控制波束反射方向。在此基础上我们制备了器件并进行了验证。本文一定程度上填补了编码超表面在光场调控领域下的空白，为后续研究提供了一种思路。

摘要:光电导天线阵列作为太赫兹辐射的重要发射器件，传统天线因固定偏振状态而限制了其应用的灵活性。针对这一问题，设计并研究了一种偏振可调的四元太赫兹砷化镓光电导天线阵列，旨在增强其在应用中的多功能性和适用性。该天线阵列通过精细控制阵元的激励方式，采用同相不等幅激励和90°相差激励两种方式，实现线偏振和圆偏振太赫兹波的精确调控。结果表明，采用同相不等幅激励时，实现了线偏振太赫兹波在360°范围内的灵活调控；采用90°相差激励时，产生了圆偏振太赫兹波，其阻抗带宽范围为0.057 ~ 1.013 THz，相对带宽为178.69%；轴比带宽范围为0.815 ~ 0.947 THz，相对带宽为14.98%。

摘要:报道了一种用于太赫兹电路设计的线性优化方法，以提高仿真效率，缩短整个电路设计流程的时间。该方法通过谐波平衡仿真来快速得到在相应带宽内二极管的最佳效率的嵌入阻抗，然后通过该阻抗进行线性匹配电路的优化，从而将倍频电路的线性部分与非线性部分的仿真分离，极大地提高了仿真速度。片上线性匹配电路设计采用分块电路设计的方法，引入了固定负载电阻以简化匹配问题。基于该方法设计了一款340 GHz二倍频器并进行了验证。测试结果显示在330 GHz到342 GHz的带宽内，倍频器的效率在10%以上，输入功率的范围在98 mW到141 mW之间，输出功率在13 mW以上。当输入功率为141 mW，在334 GHz处测得峰值输出功率为21.8 mW，对应的效率为15.8%。

摘要:本文提出了一种基于 CMOS 0.18 μm工艺的改进型高响应度太赫兹探测器线阵，各探测像素单元由高增益片上天线、高耦合度差分自混频功率探测电路和集成电压放大器组成。其中，差分探测电路利用源极差分驱动场效应管的交叉耦合电容，将太赫兹差分信号耦合至场效应管的栅极与源极，增强场效应管沟道内自混频太赫兹信号的强度，实现高响应度。其次，该探测器配备高增益片上环形差分天线与集成电压放大器，可有效放大混频后的信号，进而提高系统信噪比，最终达到增强探测器响应度的目的。探测器1 × 3线阵系统充分利用CMOS工艺多层结构的特点，将电压放大器布置在天线地平面下方，提高了芯片面积的利用率，有效降低了制作成本，整个系统的面积为0.5 mm2。测试结果表明，当场效应管的栅极偏置为0.42 V时，该探测系统对0.3 THz辐射信号的电压响应度（Rv）最大可达到43.8 kV/W，对应的最小噪声等效功率（NEP）为20.5 pW/Hz1/2。动态测试结果显示该探测器可对不同材质的隔挡物进行区分。

摘要:利用新颖的四端口平衡式二倍频原型，开发了215~230 GHz 频段的肖特基变容管倍频器，并具备更加优秀的变频效率和功率容量。同时，所提出的倍频架构能够实现奇次谐波和四次谐波的本征抑制，并且其中采用的二极管管结数量相对于传统平衡倍频结构提升了两倍。因此，这种四端口倍频电路可以实现更好的转换效率和双倍的功率处理能力。在室温下，当输入功率为196 ~ 340 mW 时，该倍频器具有约39.5% 的峰值转换效率（@218 GHz） ，即使在较高的频率下，该倍频器也被证明是高功率太赫兹波信号产生的理想解决方案。

摘要:利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）测试了对羟基肉桂酸（PCA）、反式-2-羟基肉桂酸（OCA）和4-氟肉桂酸（4-FCA）三种肉桂酸的衍生物（CADs）在0.5~3.5 THz范围内的吸收峰。基于密度泛函理论（DFT），借助振动模式自动关联判定方法（VMARD）对三种样品THz吸收峰的来源进行了指认。最后采用分子力场能量分解法（EDA-FF）分析了分子体系的弱相互作用力形式，通过VMD绘制原子着色图进行了可视化分析，并研究了其原子在分子体系中对弱相互作用力的贡献类型和强弱。研究结果表明，基于THz-TDS、DFT与VMARD、EDA-FF方法结合不但能有效地辨别同分异构体及结构近似的有机分子，而且也能为其生化功能揭示提供有价值的参考数据。

摘要:为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度，本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型，通过理论模拟，研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明，非对称针尖增强了谐振环的表面电场局域性，减小了谐振峰的半峰全宽，并使品质因子Q提高到传统谐振环（非针尖设计）的三倍以上。该研究结果为开发高灵敏远红外超材料传感器提供了新的思路，并为传统开口谐振环提出了一种简单实用的Q因子优化方法。

摘要:零差混频系统（Homodyne mixing system）对太赫兹超导动态电感探测器（Kinetic inductance detectors， KIDs）性能表征具有重要的作用。然而，零差混频系统仍存在混频器不平衡性、测量系统集成、干扰信号等问题。作者设计新型的单通道零差混频硬件系统，结合软件算法实现了测量系统的集成化、IQ混频器不平衡性校准、KID的性能表征；同时实现了在VNA（vector network analyzer）CW模式下的KIDs噪声测量；以及基于自相关算法的双通道零差混频硬件电路设计，有效地抑制了干扰信号。值得注意的是，这些研究成果被应用于表征KIDs 性能，对KIDs阵列设计起到了重要的作用。

摘要:目前对中药片剂的孔隙测量，一般采用的是具有破坏性的密度测量方法，缺乏无损量化方法。太赫兹辐射能用于无损的提取药物若干光学信息。针对直压型中药片剂，通过太赫兹时域和频域信号处理等不同方法分别计算各种片剂的有效折射率，发现两种方法得到的有效折射率和片剂的孔隙率均呈良好的线性关系。根据有效折射率特性，利用四种有效介质模型提取了中药片剂的孔隙率并进行量化回归，通过交叉验证与相对分析误差（RPD）发现通过时域信号处理的有效折射率得到的孔隙率回归模型解释性与验证准确性更高，其中最佳模型是Bruggeman模型（RPD=11.3325）。为中药多孔粉体制剂工艺优化提供支持。

摘要:构建和描述了一种用于获取硅片厚度的零差检测系统。利用4.3-THz激光束的传输相变与机械旋转台控制的入射角之间的关系，可以使用标准残差法精确推导被测样品的厚度值。结果表明，样品的厚度拟合值与光学显微镜的精确测量结果仅相差2.5~3 μm，实现了微米级精度的太赫兹无损厚度测量。实验验证了太赫兹量子级联激光器在非接触无损测量中的有效性。