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[2019年IEEE第四届全球光电子学会议(OGC) - 中国深圳 (2019.9.3-2019.9.6)] 2019年IEEE第四届全球光电子学会议(OGC) - 基于光纤光栅辅助等离子体电化学传感器的重金属超灵敏检测
摘要： 我们展示了基于场效应晶体管（FET）的等离子体太赫兹（THz）探测器在低阻抗区采用单片集成天线时的性能提升，并利用0.2-THz测量系统报道了Si MOSFET在太赫兹频段的阻抗实验结果。通过设计低阻抗范围（<1 kΩ）的FET并集成50和100 Ω阻抗的天线，我们发现低阻抗MOSFET在0.2 THz下满足50 Ω输入阻抗标准，且栅氧化层更薄的MOSFET在50-Ω天线配置下展现出比无天线探测器高325倍的显著增强的等离子体光响应。
关键词： 太赫兹、阻抗、光响应、MOSFET、探测器、等离子体激元
更新于2025-09-23 15:19:57
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双量子级联激光频率梳对气体混合物的太赫兹光谱研究
摘要： 基于量子级联激光器的太赫兹激光频率梳为未来光谱应用提供了相干、宽带、电泵浦的太赫兹辐射源。本文探究了此类激光器在双梳光谱配置中检测气相多分子样品的可行性。这些激光器覆盖约180GHz的光学带宽（中心频率3.4THz），总光功率低于毫瓦量级。双梳光谱的主要优势之一是其高速特性，这为直接观测太赫兹频段化学反应动力学提供了可能。作为概念验证，我们以1毫秒时间分辨率记录了气体混合物的连续演化光谱。
关键词： 频率梳、多物种、太赫兹、实时、双梳光谱、量子级联激光器
更新于2025-09-23 15:19:57
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石墨烯等离激元的激光拉曼散射
摘要： 提出了一种在同时存在空间电荷和电磁表面等离子体的情况下，激光与太赫兹石墨烯等离子体相互作用的拉曼散射新方案。等离子体-激光耦合通过石墨烯中电子的二维响应产生。对于太赫兹等离子体对光学频率激光的散射，在近正入射条件下满足相位匹配条件，且拉曼散射波也垂直于石墨烯表面传播。拉曼散射波的电场振幅与等离子体密度涨落水平和激光振幅成正比，与电子有效质量成反比。该拉曼散射技术可实现对太赫兹波振幅和频率的原位诊断。
关键词： 太赫兹、诊断、拉曼散射、石墨烯等离子体、激光
更新于2025-09-23 15:19:57
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太赫兹芯片级半导体等离子体波导中的可调谐等离子体诱导透明与慢光现象
摘要： 我们基于太赫兹（THz）芯片级等离子体半导体-绝缘体-半导体（SIS）波导系统，数值模拟实现了等离激元诱导透明（PIT）效应与慢光效应。通过两个支节谐振器间的耦合，由相消干涉产生PIT现象，该过程可通过传输线法（TLM）进行理论描述。同时，透明窗口内的强色散效应将导致慢光现象。通过调节几何参数，可任意定制PIT谱型及群延迟曲线。此外，改变环境温度可实现PIT与慢光的主动调控。特别地，将单层石墨烯集成至结构中后，还能通过施加电压实现电学调制。本研究提供了在亚波长尺度操控THz传输与群延迟的几何、热学及电学方法，在THz超紧凑电路中具有滤波器、传感器、调制器及有源光延迟线等潜在应用价值。
关键词： 石墨烯、等离激元诱导透明、慢光、太赫兹、等离激元波导
更新于2025-09-23 15:19:57
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太赫兹波前调制的超表面：综述
摘要： 超表面是一种由一系列亚波长结构单元构成的人造材料，具有独特的电磁特性?；诓倏氐绱挪ㄏ辔?、振幅和偏振的能力，各类超表面被设计用于实现波前调控，如波束聚焦、波束偏转、矢量光束生成及全息成像。本文综述了用于波前调制的超表面设计方法，以及太赫兹（THz）频段波前调控超表面的发展历程。这些超表面可分为无源与有源两类：针对无源超表面，重点回顾了用于太赫兹波前整形（如聚焦、成像及特殊光束生成）的单功能超表面、多功能超表面及高衍射效率超表面；针对有源超表面，则总结了具有固定结构的太赫兹波前调制超表面与无固定结构的全光超表面。此外，本文对比了不同类型太赫兹波前调制超表面的性能表现，并探讨了未来太赫兹波前调制超表面的发展方向与挑战。
关键词： 主动超表面、波前调制、太赫兹、被动超表面
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用高束团电荷电子束实现太赫兹自由电子激光的极高强度运行
摘要： 大阪大学基于L波段（1.3 GHz）电子直线加速器搭建的自由电子激光器（FEL），通过将电子束团电荷量从常规模式（108 MHz模式）的1 nC提升至新模态（27 MHz模式）的4 nC——即利用电子枪栅极脉冲器将电子束团间隔扩展为原先四倍，在保持直线加速器束流负载不变的前提下，以1.3 GHz的第48次分谐波频率（27 MHz）产生重复频率为27 MHz、脉宽5 ns的系列脉冲——从而获得了更高强度的太赫兹光束。实测数据显示：该27 MHz模式下由大量微脉冲组成的FEL宏脉冲能量最高达28.5 mJ（对应波长约65 μm或频率4.6 THz），显著高于108 MHz模式13 mJ的宏脉冲峰值能量；根据4 μs宏脉冲持续时间和36.9 ns微脉冲间隔计算，该模式下使用110个微脉冲时单微脉冲最大能量约260 μJ，较常规模式及同波段/频段其他FEL的微脉冲能量高出近十倍。
关键词： 自由电子激光器（FEL）、太赫兹（THz）、电子束、高电荷量
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用具有各向异性共振超表面的等离子体生物传感器平台实现无抗体癌症细胞识别
摘要： 便携式和一次性生物传感设备实现癌细胞的现场检测与分析具有重要价值和发展前景。尽管传统标记技术能提供精确的定量测量，但复杂的细胞染色流程和高昂的检测成本限制了其进一步发展。本研究展示了一种非免疫生物传感技术——基于太赫兹频段各向异性谐振裂环谐振器的等离子体生物传感器，成功实现了无需抗体的癌细胞识别。通过六边形雷达图呈现的Δf（频率偏移）与拟合相位斜率（FPS）随不同极化状态下癌细胞浓度的变化关系，提供了新的研究视角。结果表明：无需引入任何抗体，仅凭雷达图中闭合图形特征即可区分并测定肺癌细胞A549与肝癌细胞HepG2，其最低识别浓度可低至1×10?个细胞/毫升，且该识别有效性可保持在大范围细胞浓度区间（10?-10?个细胞/毫升）?；谛〔ū浠环椒ü菇ǖ亩杂Π┫赴馇慷韧计祝参街职┫赴姆强固迨侗鸩舛ㄌ峁┝烁ㄖ畔?。这种等离子体微珠技术在无标记癌细胞检测识别方面展现出巨大潜力，有望成为非免疫生物传感技术的替代方案。
关键词： 太赫兹、无抗体生物传感、癌细胞、超表面、连续小波变换
更新于2025-09-23 15:19:57
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太赫兹量子级联激光器中的光子驱动宽带发射与频率梳射频注入锁定
摘要： 我们展示了一种发射频率约3太赫兹的均匀量子级联激光器（QCLs），其带宽可达950吉赫兹并呈现单一稳定的拍频信号。该器件自发运行于谐波梳状态，在密集模式状态下能以低至-55分贝毫瓦的极小射频功率在腔往返频率处实现注入锁定。当工作在具有负微分电阻的电学不稳定区域时，器件展现出超过1.83太赫兹（Δf/f=50%）的超宽带运行特性并伴随高相位噪声，同时产生自持周期性电压振荡。其低连续波阈值（115安培/平方厘米）与宽带梳状运行（Δf/f=25%）特性，使这类光源成为片上频率梳应用的极具吸引力的方案。
关键词： 量子级联激光器、太赫兹、畴形成、注入锁定、频率梳
更新于2025-09-23 15:19:57
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宽带隙有机晶体：近红外泵浦下增强的光-太赫兹非线性频率转换
摘要： 通过折射率工程在非线性有机晶体中实现了太赫兹（THz）波增强产生，这显著改善了相位匹配特性。与传统的低带隙非线性有机晶体不同，新设计的基于苯并咪唑鎓的HMI（2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1,3-二甲基-1H-苯并咪唑-3-鎓）发色团具有相对较宽的带隙。这降低了近红外区域的光学群折射率，使得与产生的太赫兹波有更好的相位匹配，并导致高的光-太赫兹转换。与传统的基于宽带隙苯胺的晶体相比，基于HMI的晶体的一个独特特征是其显著更大的宏观光学非线性，其宏观非线性极化率的二阶分量比NPP（(1-(4-硝基苯基)吡咯烷-2-基)甲醇）晶体高一个数量级?；贖MI的晶体还表现出更高的热稳定性，熔点Tm高于250°C，而苯胺基晶体（NPP为116°C）。在技术上重要的800nm波长泵浦下，所提出的基于HMI的晶体提高了高的光-太赫兹转换效率，可与具有最先进宏观非线性的基准低带隙喹啉鎓晶体相媲美。这种性能是由于通过宽带隙发色团降低近红外区域的光学群折射率而实现的优异相位匹配。所提出的宽带隙设计是控制各种非线性有机材料的折射率以增强频率转换过程的有前途的方法。
关键词： 有机晶体、太赫兹、折射率工程、相位匹配、非线性光学
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于太赫兹传感应用的自立式互补非对称超表面
摘要： 我们设计并测试了一种基于自由站立互补非对称开口环谐振器的高灵敏度太赫兹超表面器件，用于半乳糖薄膜的传感检测。通过观测太赫兹透射谱中法诺共振引发的红移现象对器件进行表征。由于半乳糖覆盖层与超表面间的显著相互作用，该传感器实现了91.7 GHz/RIU的高灵敏度。
关键词： 太赫兹、非对称开口环谐振器、传感、自支撑
更新于2025-09-23 15:19:57