thz (太赫茲)電磁波段的物理、器件及應用研究

1、THz(太赫茲太赫茲)電磁波段的生物物理、器件及應用研究電磁波段的生物物理、器件及應用研究——光學物理在生物中應用光學物理在生物中應用東南大學無線電系高昊04002227（本人目前參與該項目前期準備，中國科學院西安光機所）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的迅速發(fā)展，極大地促進了THz輻射的機理研究、檢測技術和應用技術的發(fā)展。這一曾被稱

2、為“THz空白“的電磁波段領域，近幾年來取得了許多進展，成為一個引人注意的前沿領域。物質的THz光譜(包括發(fā)射、反射和透射)包含有豐富的物理和化學信息，如凝聚態(tài)物質的聲子頻率、大分子(包括蛋白質等生物分子)的振動光譜均在THz波段有很多特征峰，凝聚態(tài)物質和液體中的載流子對THz輻射也有非常靈敏的響應。研究有關物質在這一波段的光譜響應，探索其結構性質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、特性質在物理、信息、材料和生物等領域具有廣闊的應用前景，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、無標記生物芯片、醫(yī)學診斷等等。由此帶動的交叉研究將會有力地推動和促進這些相關學科的進一步發(fā)展?？茖W目標科學目標對THz輻射源的機理和新型器件、THz輻射與物質的相互作用、THz輻射的探測成像及其應用，開展跨學科、多層次的綜合研究。突出科學問題的原創(chuàng)性，促進與技術創(chuàng)新的結合，在THz輻射理論和實驗兩個方面取得標志性

4、的成果，使我國的研究在國際上這一新興領域占有一席之地。為各相關學科研究和THz輻射在其他高新技術領域的應用奠定理論和實驗基礎。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體和非線性光學晶體的相互作用，探索超強激光場作用下載流子和介質極化的動力學過程；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，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行為，模擬相干Bloch振蕩器及其場疇動力學研究。(3)其它新THz輻射源：利用非線性差頻技術產(chǎn)生可調諧的THz輻射源；以自由電子和波相互作用為基礎的THz輻射源，并模擬和仿照光學透鏡和反射鏡等光學傳輸諧振方式建立TH

6、z的測量系統(tǒng)。2、THz輻射與物質的相互作用研究輻射與物質的相互作用研究(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的THz波段的光譜結構發(fā)展有效的測量技術和分析方法，測量和標識重要大分子在THz波段的“指紋“特征譜，建立相應的數(shù)據(jù)庫。(2)THz電磁波在半導體材料和光學材料中的傳播規(guī)律：研究THz電磁波在低維半導體中的傳播規(guī)

7、律和輻射作用下低維半導體中載流子的輸運過程；研究強THz電磁場作用下光學材料和半導體材料中的非線性效應。3、THz輻射的探測、成像及其應用輻射的探測、成像及其應用(1)THz波段的探測和測量:用高能隙超導材料制造超導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發(fā)展