thz (太赫茲)電磁波段的物理、器件及應(yīng)用研究

1、THz(太赫茲太赫茲)電磁波段的生物物理、器件及應(yīng)用研究電磁波段的生物物理、器件及應(yīng)用研究——光學(xué)物理在生物中應(yīng)用光學(xué)物理在生物中應(yīng)用東南大學(xué)無線電系高昊04002227（本人目前參與該項目前期準備，中國科學(xué)院西安光機所）THz輻射通常指的是波長在1mm～33mm區(qū)間(300GHz～10THz)的電磁輻射，其波段位于微波和紅外光之間。近十幾年來超快激光技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地促進了THz輻射的機理研究、檢測技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。這一曾被稱

2、為“THz空白“的電磁波段領(lǐng)域，近幾年來取得了許多進展，成為一個引人注意的前沿領(lǐng)域。物質(zhì)的THz光譜(包括發(fā)射、反射和透射)包含有豐富的物理和化學(xué)信息，如凝聚態(tài)物質(zhì)的聲子頻率、大分子(包括蛋白質(zhì)等生物分子)的振動光譜均在THz波段有很多特征峰，凝聚態(tài)物質(zhì)和液體中的載流子對THz輻射也有非常靈敏的響應(yīng)。研究有關(guān)物質(zhì)在這一波段的光譜響應(yīng)，探索其結(jié)構(gòu)性質(zhì)及其所揭示的新的物理內(nèi)容已成為一個新的研究方向。此外，作為一種新型相干光源，THz輻射的獨

3、特性質(zhì)在物理、信息、材料和生物等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如凝聚態(tài)體系中的各種超快過程探測、寬帶通訊、高速光電子器件、材料表征、無標(biāo)記生物芯片、醫(yī)學(xué)診斷等等。由此帶動的交叉研究將會有力地推動和促進這些相關(guān)學(xué)科的進一步發(fā)展?？茖W(xué)目標(biāo)科學(xué)目標(biāo)對THz輻射源的機理和新型器件、THz輻射與物質(zhì)的相互作用、THz輻射的探測成像及其應(yīng)用，開展跨學(xué)科、多層次的綜合研究。突出科學(xué)問題的原創(chuàng)性，促進與技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)合，在THz輻射理論和實驗兩個方面取得標(biāo)志性

4、的成果，使我國的研究在國際上這一新興領(lǐng)域占有一席之地。為各相關(guān)學(xué)科研究和THz輻射在其他高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定理論和實驗基礎(chǔ)。研究內(nèi)容研究內(nèi)容1、THz輻射源的機理和新型器件輻射源的機理和新型器件(1)超短脈沖強激光產(chǎn)生的THz脈沖輻射：研究TW級超強激光脈沖與半導(dǎo)體和非線性光學(xué)晶體的相互作用，探索超強激光場作用下載流子和介質(zhì)極化的動力學(xué)過程；研究超短脈沖強激光產(chǎn)生THz輻射的機理，產(chǎn)生強THz脈沖。(2)半導(dǎo)體連續(xù)波THz輻射源：研究

5、量子阱空穴子帶簡并、混合等性質(zhì)，探明量子阱THz振蕩器的自振蕩與外加高頻信號的相互耦合規(guī)律，模擬量子阱THz振蕩器的各種工作模式；研究單量子阱、雙量子阱和多量子阱子帶間的THz發(fā)射；研究微帶超晶格和量子點超晶格的負微分電導(dǎo)行為，模擬相干Bloch振蕩器及其場疇動力學(xué)研究。(3)其它新THz輻射源：利用非線性差頻技術(shù)產(chǎn)生可調(diào)諧的THz輻射源；以自由電子和波相互作用為基礎(chǔ)的THz輻射源，并模擬和仿照光學(xué)透鏡和反射鏡等光學(xué)傳輸諧振方式建立TH

6、z的測量系統(tǒng)。2、THz輻射與物質(zhì)的相互作用研究輻射與物質(zhì)的相互作用研究(1)大分子的THz波段光譜:發(fā)展大分子(包括溶液中的大分子)的THz光譜響應(yīng)的理論分析方法和計算方法。從理論上認識大分子在THz波段的大量合作振動模占主導(dǎo)的THz波段的光譜結(jié)構(gòu)發(fā)展有效的測量技術(shù)和分析方法，測量和標(biāo)識重要大分子在THz波段的“指紋“特征譜，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。(2)THz電磁波在半導(dǎo)體材料和光學(xué)材料中的傳播規(guī)律：研究THz電磁波在低維半導(dǎo)體中的傳播規(guī)

7、律和輻射作用下低維半導(dǎo)體中載流子的輸運過程；研究強THz電磁場作用下光學(xué)材料和半導(dǎo)體材料中的非線性效應(yīng)。3、THz輻射的探測、成像及其應(yīng)用輻射的探測、成像及其應(yīng)用(1)THz波段的探測和測量:用高能隙超導(dǎo)材料制造超導(dǎo)SIS和HEB器件，研究它們在THz波段的高靈敏度超外差混頻和直接檢波特性發(fā)展新的調(diào)制手段和差分測量方法，提高THz光譜測量的靈敏度、信噪比和動態(tài)范圍。(2)THz輻射的成像:發(fā)展超衍射極限的THz輻射的掃描近場成像技術(shù)發(fā)展