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第1章 量子阱光电探测器1

1.1 光电导和光电二极管的基本原理2

1.1.1 探测器的性能参数2

1.1.2 太赫兹波段的相关问题5

1.2 半导体量子阱5

1.2.1 量子阱6

1.2.2 掺杂8

1.3 子带跃迁9

1.3.1 吸收谱线与选择定则9

1.3.2 多体效应11

1.4 多量子阱系统中的输运12

1.4.1 发射-捕获模型12

1.4.2 动力学模型14

1.4.3 隧穿电流15

1.5 量子阱探测器16

1.5.1 优化设计16

1.5.2 光耦合17

1.5.3 工艺状况18

1.5.4 量子级联探测器19

1.6 量子点探测器21

1.6.1 量子点制备21

1.6.2 量子点中的跃迁22

1.6.3 量子点探测器23

1.6.4 太赫兹QDIP25

参考文献25

第2章 太赫兹测辐射热计32

2.1 热辐射探测32

2.1.1 测辐射热计原理33

2.1.2 电热模型34

2.1.3 噪声源39

2.1.4 品质因数41

2.1.5 综合讨论43

2.1.6 测温计材料45

2.2 冷却型太赫兹测辐射热计50

2.2.1 通论50

2.2.2 冷却型测辐射热计实例52

2.3 非冷却型太赫兹测辐射热计57

2.3.1 标准热红外测辐射热计在太赫兹传感中的应用57

2.3.2 修改了电阻的吸收金属层的测辐射热计62

2.3.3 太赫兹天线耦合测辐射热计63

2.4 结论70

参考文献71

第3章 太赫兹等离子体场效应晶体管74

3.1 简介74

3.2 场效应晶体管的太赫兹发射实验75

3.3 场效应晶体管的太赫兹探测实验80

3.3.1 高频模式81

3.3.2 低频模式85

3.3.3 非共振探测情况85

3.3.4 硅FET实现太赫兹探测88

3.3.5 室温成像89

3.3.6 外加磁场的影响90

3.4 双光栅栅极FET探测91

3.5 总结93

参考文献93

第4章 量子级联激光器99

4.1 背景99

4.2 量子阱和量子力学隧道效应100

4.3 QCL激光产生条件103

4.4 量子级联激光器中的增益103

4.5 有源区域设计105

4.6 波导设计和损耗106

4.7 实验激光器结果范例110

4.8 太赫兹量子级联激光器的未来需求113

4.9 总结115

参考文献116

第5章 基于相对论电子的太赫兹源：工作原理和ENEA实验119

5.1 电子和光子相互作用119

5.2 自由电子激光器机理121

5.2.1 自发辐射122

5.2.2 增益124

5.3 紧凑型FEL127

5.4 ENEA Frascati FEL设备129

5.4.1 契伦科夫FEL实验130

5.4.2 紧凑型波动器FEL实验132

5.4.3 Smith-Purcell光栅实验138

5.5 紧凑型先进太赫兹源140

参考文献143

第6章 太赫兹射线的物理机制与应用146

6.1 光参量放大中的腔内太赫兹产生147

6.2 非线性介质、模式匹配和调谐149

6.3 系统设计151

6.4 装置性能和太赫兹特性153

6.5 增益和阈值计算155

6.6 太赫兹输出特性156

6.7 太赫兹光束质量157

6.8 线宽压缩159

6.9 腔内太赫兹参量放大技术在远程谱中的应用163

6.10 ICTPO在远程太赫兹谱中的应用潜力165

6.11 基于OPO源的太赫兹光谱仪167

6.12 结论168

参考文献169

第7章 太赫兹波的调控173

7.1 衍射光学173

7.1.1 设计透镜174

7.1.2 太赫兹衍射光学的实例176

7.2 偏振控制177

7.2.1 基本理论177

7.2.2 巴比涅补偿器178

7.2.3 人工电介质178

7.2.4 太赫兹波段的偏振控制实例179

7.3 太赫兹滤波器181

7.3.1 EBG的基本理论182

7.3.2 实现可调谐太赫兹滤波器185

7.4 超材料和表面等离子体共振189

7.5 总结192

参考文献193

第8章 太赫兹时域光谱的原理和应用197

8.1 引言197

8.2 太赫兹时域光谱的原理199

8.3 短电磁脉冲的产生和探测200

8.4 TDS装置的特点202

8.4.1 带宽202

8.4.2 频率分辨率203

8.4.3 空间分辨率204

8.4.4 TDS装置的信噪比204

8.4.5 典型的信号和装置206

8.5 从太赫兹时域光谱测量中提取光学参数的原理207

8.5.1 时阈测量208

8.5.2 透射测量的光谱209

8.5.3 反射测量的光谱210

8.6 太赫兹时域光谱的应用实例211

8.6.1 亚波长（约λ／100）薄膜分辨211

8.6.2 太赫兹域的超材料215

8.7 太赫兹时域光谱的不确定性和精度218

8.8 与FTIR测量的比较221

8.9 结论222

参考文献223

第9章 太赫兹安检系统和安全性注意事项227

9.1 前言227

9.2 安全威胁和伦理问题228

9.3 物理原理228

9.4 对以往主题的回顾（2006—2010）229

9.5 接近市场可商用化系统的回顾230

9.5.1 77 GHz相控阵雷达230

9.5.2 反射阵列230

9.6 新进展230

9.6.1 高频雷达230

9.6.2 量子级联激光器231

9.6.3 冷却的测辐射热计231

9.6.4 光子的产生231

9.6.5 空气击穿相干探测231

9.6.6 CMOS232

9.6.7 硅锗232

9.7 太赫兹安全性232

9.7.1 简介232

9.7.2 主要实验数据234

9.7.3 太赫兹频段EMR与生物材料之间的相互影响机制235

9.7.4 曝光标准、支撑数据和实验局限236

9.7.5 DNA“解链”和Fr？hlich假设238

9.7.6 太赫兹EMR的安全性240

9.8 结论241

参考文献242