太赫茲計量及關鍵器件
李九生,孫青
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商品描述
近年來，太赫茲源及探測技術的迅速發展為太赫茲技術應用提供了可行性，太赫茲功率、光譜和頻率的準確測量是太赫茲應用的前提和基礎，是保障和證明太赫茲應用有效性和可信性的關鍵。本書主要研究包括三部分，第一部分簡介國內外太赫茲產生和太赫茲探測技術；第二部分重點描述作者在太赫茲頻率、功率、光譜計量及校正方面的研究成果；第三部分設計用於太赫茲計量的器件。本書共5章，內容主要包括：太赫茲及其計量學；太赫茲功率計量；太赫茲頻率計量；太赫茲光譜計量；可調太赫茲波吸收器等。
目錄大綱
目錄
前言
第1章 太赫茲及其計量學 1
1.1 太赫茲源 2
1.1.1 熱輻射源 2
1.1.2 真空電子學太赫茲源 3
1.1.3 固態電子學太赫茲源 17
1.1.4 太赫茲激光器 24
1.1.5 寬帶太赫茲脈沖 29
1.1.6 可調諧單色太赫茲源 32
1.2 太赫茲波探測 36
1.2.1 戈萊探測器 44
1.2.2 熱釋電探測器 45
1.2.3 熱電堆探測器 50
1.2.4 電功率表 51
1.2.5 半導體測輻射熱計 53
1.2.6 超導測輻射熱計 55
1.2.7 室溫微測輻射熱計 57
1.2.8 光電導探測器 58
1.2.9 光子探測器 60
1.2.10 外源鍺探測器 64
1.2.11 銦銻探測器 66
1.2.12 砷化鎵探測器 68
1.2.13 阻塞雜質帶探測器 69
1.2.14 外差式探測器 71
1.2.15 光電導天線 83
1.2.16 電光晶體探測器 86
1.3 太赫茲計量學 89
1.3.1 探測器校準 90
1.3.2 超快器件表徵 90
1.3.3 矢量網絡分析 91
1.3.4 太赫茲譜 91
參考文獻 92
第2章 太赫茲功率計量 103
2.1 太赫茲功率輻射計 103
2.2 反射式太赫茲光譜測量儀 105
2.2.1 太赫茲吸收塗層 108
2.2.2 太赫茲吸收塗層光譜反射率測量 111
2.3 太赫茲輻射計結構改進 116
2.4 太赫茲輻射測量 118
2.5 太赫茲輻射功率測量不確定度分析 123
2.5.1 上級溯源標準 124
2.5.2 激光標定波段的吸收率 124
2.5.3 太赫茲波段的吸收率 124
2.5.4 太赫茲輻射計響應度重復性測量 125
2.5.5 太赫茲輻射計響應度面均勻性測量 126
2.5.6 光源穩定性 126
2.5.7 功率響應非線性 127
2.5.8 顯示儀器分辨率 127
2.5.9 環境溫度、濕度的影響 127
2.5.10 太赫茲功率測量不確定度合成 127
2.6 太赫茲功率輻射計性能測試 128
2.7 太赫茲功率國際比對 128
參考文獻 131
第3章 太赫茲頻率計量 134
3.1 太赫茲頻率測量原理 134
3.1.1 太赫茲頻率測量系統 137
3.1.2 異步電光採樣測量0～40THz範圍光學頻率 139
3.1.3 不穩定飛秒激光進行太赫茲頻率測量 142
3.2 太赫茲頻率測量 146
3.2.1 飛秒激光重復頻率鎖定 146
3.2.2 高信噪比拍頻信號 147
3.2.3 鎖定飛秒激光器的太赫茲頻率測量 151
3.2.4 非鎖定飛秒激光器的太赫茲頻率測量 153
3.2.5 頻率測量範圍 156
3.3 溯源與測量不確定度分析 158
3.3.1 溯源方法研究 158
3.3.2 測量不確定度分析 158
3.3.3 基於雙頻率梳的太赫茲頻率測量 160
3.3.4 連續太赫茲波源測試 161
參考文獻 166
第4章 太赫茲光譜計量 168
4.1 太赫茲時域光譜工作原理 168
4.2 太赫茲光譜儀頻率和線性校準 171
4.2.1 太赫茲時域光譜儀 171
4.2.2 CO氣室頻率校準 172
4.2.3 標準樣件頻率校準 174
4.2.4 線性校準 175
4.3 帶回波脈沖太赫茲光譜儀在線校正 177
4.3.1 CO校準太赫茲光譜儀 178
4.3.2 太赫茲回波脈沖和太赫茲頻譜 180
4.3.3 回波延遲對CO吸收線的可追溯性 181
4.3.4 標準回波延遲的在線校準 183
4.3.5 不確定性分析和討論 183
4.4 電光測量技術 185
4.5 光導測量技術 186
4.6 空氣電離測量技術 187
參考文獻 188
第5章 可調太赫茲波吸收器 190
5.1 石墨烯理論基礎 190
5.1.1 石墨烯材料參數特性 190
5.1.2 石墨烯可調性實現方法 192
5.1.3 石墨烯錶面等離子體激元理論分析 193
5.2 單頻可調太赫茲波吸收器 196
5.2.1 多工型結構單頻石墨烯可調太赫茲波吸收器 196
5.2.2 四對稱圓形結構單頻石墨烯可調太赫茲波吸收器 203
5.3 雙頻可調石墨烯太赫茲波吸收器 208
5.3.1 十字缺陷圓環結構雙頻可調石墨烯太赫茲波吸收器 208
5.3.2 雙方形環結構雙頻可調石墨烯太赫茲波吸收器 214
5.3.3 多缺陷組合結構可調太赫茲波吸收器 220
5.3.4 田字缺陷結構可調太赫茲波吸收器 228
5.4 多頻帶及寬頻帶可調石墨烯太赫茲波吸收器 234
5.4.1 傘型結構多頻帶可調石墨烯太赫茲波吸收器 234
5.4.2 歐米伽型可調寬帶石墨烯太赫茲波吸收器 241
5.4.3 互補對稱花瓣型可調寬帶石墨烯太赫茲波吸收器 246
5.4.4 雙層石墨烯可調寬帶太赫茲波吸收器 253
5.4.5 對稱四半圓形石墨烯可調寬帶太赫茲波吸收器 261
5.4.6 非對稱雙橢圓可調太赫茲波吸收器 267
參考文獻 274
彩圖
前言
第1章 太赫茲及其計量學 1
1.1 太赫茲源 2
1.1.1 熱輻射源 2
1.1.2 真空電子學太赫茲源 3
1.1.3 固態電子學太赫茲源 17
1.1.4 太赫茲激光器 24
1.1.5 寬帶太赫茲脈沖 29
1.1.6 可調諧單色太赫茲源 32
1.2 太赫茲波探測 36
1.2.1 戈萊探測器 44
1.2.2 熱釋電探測器 45
1.2.3 熱電堆探測器 50
1.2.4 電功率表 51
1.2.5 半導體測輻射熱計 53
1.2.6 超導測輻射熱計 55
1.2.7 室溫微測輻射熱計 57
1.2.8 光電導探測器 58
1.2.9 光子探測器 60
1.2.10 外源鍺探測器 64
1.2.11 銦銻探測器 66
1.2.12 砷化鎵探測器 68
1.2.13 阻塞雜質帶探測器 69
1.2.14 外差式探測器 71
1.2.15 光電導天線 83
1.2.16 電光晶體探測器 86
1.3 太赫茲計量學 89
1.3.1 探測器校準 90
1.3.2 超快器件表徵 90
1.3.3 矢量網絡分析 91
1.3.4 太赫茲譜 91
參考文獻 92
第2章 太赫茲功率計量 103
2.1 太赫茲功率輻射計 103
2.2 反射式太赫茲光譜測量儀 105
2.2.1 太赫茲吸收塗層 108
2.2.2 太赫茲吸收塗層光譜反射率測量 111
2.3 太赫茲輻射計結構改進 116
2.4 太赫茲輻射測量 118
2.5 太赫茲輻射功率測量不確定度分析 123
2.5.1 上級溯源標準 124
2.5.2 激光標定波段的吸收率 124
2.5.3 太赫茲波段的吸收率 124
2.5.4 太赫茲輻射計響應度重復性測量 125
2.5.5 太赫茲輻射計響應度面均勻性測量 126
2.5.6 光源穩定性 126
2.5.7 功率響應非線性 127
2.5.8 顯示儀器分辨率 127
2.5.9 環境溫度、濕度的影響 127
2.5.10 太赫茲功率測量不確定度合成 127
2.6 太赫茲功率輻射計性能測試 128
2.7 太赫茲功率國際比對 128
參考文獻 131
第3章 太赫茲頻率計量 134
3.1 太赫茲頻率測量原理 134
3.1.1 太赫茲頻率測量系統 137
3.1.2 異步電光採樣測量0～40THz範圍光學頻率 139
3.1.3 不穩定飛秒激光進行太赫茲頻率測量 142
3.2 太赫茲頻率測量 146
3.2.1 飛秒激光重復頻率鎖定 146
3.2.2 高信噪比拍頻信號 147
3.2.3 鎖定飛秒激光器的太赫茲頻率測量 151
3.2.4 非鎖定飛秒激光器的太赫茲頻率測量 153
3.2.5 頻率測量範圍 156
3.3 溯源與測量不確定度分析 158
3.3.1 溯源方法研究 158
3.3.2 測量不確定度分析 158
3.3.3 基於雙頻率梳的太赫茲頻率測量 160
3.3.4 連續太赫茲波源測試 161
參考文獻 166
第4章 太赫茲光譜計量 168
4.1 太赫茲時域光譜工作原理 168
4.2 太赫茲光譜儀頻率和線性校準 171
4.2.1 太赫茲時域光譜儀 171
4.2.2 CO氣室頻率校準 172
4.2.3 標準樣件頻率校準 174
4.2.4 線性校準 175
4.3 帶回波脈沖太赫茲光譜儀在線校正 177
4.3.1 CO校準太赫茲光譜儀 178
4.3.2 太赫茲回波脈沖和太赫茲頻譜 180
4.3.3 回波延遲對CO吸收線的可追溯性 181
4.3.4 標準回波延遲的在線校準 183
4.3.5 不確定性分析和討論 183
4.4 電光測量技術 185
4.5 光導測量技術 186
4.6 空氣電離測量技術 187
參考文獻 188
第5章 可調太赫茲波吸收器 190
5.1 石墨烯理論基礎 190
5.1.1 石墨烯材料參數特性 190
5.1.2 石墨烯可調性實現方法 192
5.1.3 石墨烯錶面等離子體激元理論分析 193
5.2 單頻可調太赫茲波吸收器 196
5.2.1 多工型結構單頻石墨烯可調太赫茲波吸收器 196
5.2.2 四對稱圓形結構單頻石墨烯可調太赫茲波吸收器 203
5.3 雙頻可調石墨烯太赫茲波吸收器 208
5.3.1 十字缺陷圓環結構雙頻可調石墨烯太赫茲波吸收器 208
5.3.2 雙方形環結構雙頻可調石墨烯太赫茲波吸收器 214
5.3.3 多缺陷組合結構可調太赫茲波吸收器 220
5.3.4 田字缺陷結構可調太赫茲波吸收器 228
5.4 多頻帶及寬頻帶可調石墨烯太赫茲波吸收器 234
5.4.1 傘型結構多頻帶可調石墨烯太赫茲波吸收器 234
5.4.2 歐米伽型可調寬帶石墨烯太赫茲波吸收器 241
5.4.3 互補對稱花瓣型可調寬帶石墨烯太赫茲波吸收器 246
5.4.4 雙層石墨烯可調寬帶太赫茲波吸收器 253
5.4.5 對稱四半圓形石墨烯可調寬帶太赫茲波吸收器 261
5.4.6 非對稱雙橢圓可調太赫茲波吸收器 267
參考文獻 274
彩圖
