太赫兹光电测试技术

　　本书主要从太赫兹辐射源、探测器及相关测试技术出发，介绍了太赫兹频段辐射源、探测器及探测技术的基本概念和特点，阐述了太赫兹光电测试技术中所涉及的基本理论、测试原理与方法、测试系统组成和主要技术特点，以及太赫兹光电测试技术在光电器件标定、光路校准、成像系统与信号传输系统中的应用。 希望通过对太赫兹频段光电测试技术的归纳和总结，促进太赫兹技术在物理学、材料学、生物医学、公共安全和信息技术等领域的应用与发展。 本书可作为太赫兹领域科研人员和相关学科研究生的参考书和工具书，亦可供有关工程技术人员参考。

　　谭智勇，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员，硕士生导师。主要从事太赫兹光电技术和低温技术领域的研究工作，在太赫兹光电测试与表征、太赫兹器件模块与应用方面取得多项创新性成果。在IEEE PTL、APL、ASS和EL等期刊发表了SCI论文30余篇，获得授权发明专利8项（含2项美国专利）、实用新型专利3项，在国内外学术会议做邀请报告5次。2010年获上海市优秀毕业生荣誉称号，先后担任中科院“十二五”太赫兹科技规划组秘书。作为项目负责人承担科技部仪器专项任务，基金委面上项目、青年项目以及上海市自然科学基金项目等。 曹俊诚教授：中科院上海微系统与信息技术研究所研究员，博士生导师，国家杰出青年基金获得者、中科院“百人计划”入选者、国务院政府特殊津贴获得者、国家科技部重大仪器专项首席科学家、上海市优秀学科带头人计划入选者、上海市自然科学牡丹奖获得者、 “中国科学院优秀教师”称号获得者。主要从事太赫兹物理、器件及太赫兹通信与成像应用等方面的研究工作，研制出太赫兹量子级联激光器和量子阱探测器，并实现了太赫兹实时音频和视频传输验证。

0 绪论 001
1 太赫兹辐射体与探测器件 005
1.1 引言 007
1.2 太赫兹频段的辐射度学 007
1.2.1 基本物理量 007
1.2.2 基本定律 009
1.2.3 太赫兹辐射在大气中的传播 017
1.3 太赫兹辐射体 020
1.3.1 基本性能参数 020
1.3.2 太赫兹辐射源 021
1.4 太赫兹探测器件 029
1.4.1 基本性能参数 030
1.4.2 热探测器 036
1.4.3 光子型探测器 041
1.4.4 多像元探测器 044
1.5 太赫兹探测技术 046
1.5.1 直接探测技术 046
1.5.2 相干探测技术 047
1.5.3 微弱信号探测技术 047
1.5.4 雷达技术 048
1.5.5 高速探测技术 048
1.5.6 信号同步技术 049
1.6 小结 051
参考文献 051
2 太赫兹光电测试中的真空与低温技术 055
2.1 引言 057
2.2 真空技术 057
2.2.1 真空概述 057
2.2.2 真空的测量 060
2.2.3 真空泵 061
2.2.4 真空附件 063
2.2.5 真空检漏技术 065
2.2.6 太赫兹光电测试中的真空 068
2.3 低温技术 071
2.3.1 低温概述 071
2.3.2 冷质与冷量 073
2.3.3 低温的测量 073
2.3.4 制冷方式与装置 074
2.3.5 太赫兹光电测试中的低温 081
2.4 小结 083
参考文献 084
3 太赫兹光学元件与光电器件表征技术 085
3.1 引言 087
3.2 光学元件 087
3.2.1 太赫兹窗片 088
3.2.2 太赫兹透镜 089
3.2.3 太赫兹反射镜 090
3.2.4 太赫兹波片 093
3.2.5 太赫兹偏振片 093
3.2.6 太赫兹滤光片 094
3.2.7 光学元件特性测试 096
3.3 太赫兹激光耦合与光路校准 096
3.3.1 光束耦合技术 096
3.3.2 光路校准技术 102
3.4 太赫兹激光器测试技术 104
3.4.1 电流 电压特性 104
3.4.2 激光频率 106
3.4.3 激光功率 107
3.4.4 工作温度 113
3.4.5 激光偏振 114
3.4.6 光束测量技术 115
3.4.7 稳定性与可靠性 117
3.5 太赫兹光探测器测试技术 128
3.5.1 电流 电压特性 128
3.5.2 光响应谱 132
3.5.3 峰值响应率 134
3.5.4 噪声等效功率 137
3.5.5 比探测率 139
3.5.6 响应速度 139
3.5.7 偏振选择性 140
3.6 小结 142
参考文献 142
4 太赫兹光谱测量技术 145
4.1 引言 147
4.2 傅里叶变换光谱技术 147
4.2.1 傅里叶变换光谱仪原理 148
4.2.2 光谱仪的主要部件 152
4.2.3 透/反射谱测量技术 158
4.2.4 时间分辨光谱测量技术 164
4.2.5 器件光谱测量技术 166
4.3 太赫兹时域谱技术 167
4.3.1 工作原理 168
4.3.2 技术特点与测量举例 168
4.3.3 泵浦 探测技术 170
4.4 太赫兹频域谱技术 174
4.4.1 工作原理 175
4.4.2 技术特点与测量举例 176
4.5 小结 178
参考文献 178
5 基于太赫兹量子器件的测试技术及应用 181
5.1 引言 183
5.2 基于太赫兹量子器件的光电测试技术 183
5.2.1 脉冲太赫兹激光测量 184
5.2.2 基于单频光源的响应率标定 188
5.2.3 太赫兹阵列探测器标定 191
5.2.4 太赫兹空芯光纤损耗测量 195
5.2.5 太赫兹偏振光的测量与转换 198
5.2.6 表征技术的改进 204
5.3 基于太赫兹量子器件的成像技术 208
5.3.1 扫描成像技术 208
5.3.2 实时成像技术 218
5.3.3 成像技术的应用 222
5.4 基于太赫兹量子器件的无线通信技术 229
5.4.1 太赫兹激光的传输 229
5.4.2 太赫兹信号的调制与解调 230
5.4.3 太赫兹通信演示 235
5.4.4 器件通信性能的改进 244
5.5 小结 247
参考文献 247
索引 250