太赫兹科学与技术.ppt
基于人工微结构的太赫兹功能器件研究,报告人：韩家广 教授 天津大学-太赫兹研究中心 ,2013年12月16日，北京,中国科协青年科学家论坛,个人简历,2000年：北京师范大学物理系，本科 2006年：中科院上海应用物理研究所，博士 2006年2007年：美国俄克拉荷马州立大学电机工程系 博士后，合作导师：张伟力教授 2007年2010年：新加坡国立大学物理系 李光耀学者，独立研究 2010年归国， 天津大学精密仪器与光电子工程学院 教授、博导，太赫兹平台及团队建设,THz Photonics,3,THz Photonics,张伟力 教授 长江特聘,欧阳春梅 副教授,韩家广 教授 新世纪人才,田震 博士 谷建强博士 首批公派联合培养博士,何明霞 副教授,宽频太赫兹源 太赫兹超材料 太赫兹雷达 表面等离子激元 非线性太赫兹光学,THz Photonics,性能： 高稳定性 宽可用带宽 高信噪比,太赫兹时域光谱仪 （THz-TDS）：Teraspectra-F,基于1560nm光纤飞秒激光去的全光纤太赫兹时域光谱系统,THz Photonics,太赫兹时域光谱仪 （THz-TDS）：Teraspectra-A,基于air plasmon 的宽带太赫兹时域光谱系统,THz Photonics,太赫兹时域光谱仪 （THz-TDS）：Teraspectra-H,基于波面倾斜技术的高功率太赫兹时域光谱系统,THz Photonics,太赫兹雷达系统：Teraspectra-Radar,基于太赫兹时域光谱技术的太赫兹雷达系统,THz Photonics,Amplifier 8W,Fiber THz System,THz radar,8F THz-TDS,Cryogenic (1.5 K)+ Magnetic (7.0T),太赫兹波的频率位于微波与可见光之间， 波长在几百个微米量级,太赫兹研究正处于从基础研究到重大应 用的临界点,1 THz 0.3 mm 33 cm-1 4.2 meV,THz Photonics,空间微小碎片探测,空间中、微碎片（d<3mm）的危害：损毁、腐蚀 法国 CERISE 卫星和国际空间站的警示 太赫兹雷达的优势分辨率,战略太空预警,美国X-37B空天战机试飞及太空预警的必要性 太赫兹雷达在太空侦测中的可能性衰减小 太赫兹雷达的优势反隐形,12,行波管太赫兹源的频率不高，无法进一步提高分辨率，反隐形能力受限制 缺乏太赫兹隐形和反隐形器件,天津大学,太赫兹无线网,太赫兹无线网的必然性10年后15 Gb/s的传输速度必然要求运用太赫兹 对烟雾的穿透效果好，适合复杂战场环境 在大气中的衰减赋予保密性广播的能力,太赫兹空间通信,发散性好，易于通信定位 与穿越大气层阶段的飞行器进行通信独有优势 美国0.6 THz的明码空间通信我国无法解读！,13,缺乏高速的太赫兹调制器件，无法对太赫兹载波高速加载大量信息,物质成分分析,太赫兹能准确、快速鉴别不同标号的汽油，对油品输送及建设具有重大社会意义 众多危险品在的特征峰覆盖了整个太赫兹波段，而现有光源频率不够宽。,人员安检成像,X射线对人体的伤害 太赫兹穿透衣物的能力和安全的光子能量 英美已广泛使用，我国目前尚不能生产,14,气体等离子体可产生超宽带高功率脉冲太赫兹，但其泵浦源为飞秒激光放大级，体积大、耗费高 缺少新的超宽带高功率太赫兹产生机制 太赫兹成像中的探测速度还不够快，难满足民用需求 缺乏具有极窄特征峰的传感器件,研究方向,天津大学太赫兹研究中心,采用人工微结构，实现了宽频的太赫兹光偏光器件，以及宽带平面透镜。 Advanced Materials 25，4567（2013）.,研究方向,采用人工微结构，实现了宽频的太赫兹光偏光器件，以及宽带平面透镜。 Advanced Materials 25，4567（2013）.,天津大学太赫兹研究中心,研究方向,天津大学太赫兹研究中心,提出并实验证实超材料中主动式电磁诱导透明（EIT），实现了太赫兹脉冲群延迟主动调控，用于太赫兹主动慢光器件 Nature Communications3, 1151 (2012),J. Gu et al, Nature Communications 3, 1151 (2012),研究方向,天津大学太赫兹研究中心,相关研究工作被美国材料学会进行了相关报道。,Z. Zhu et al, Nanotechnology 24，214003（2013),Z. Zhu et al, Nanotechnology 24，214003（2013),THz Photonics,采用双折射晶体，首次在太赫兹波段实现了大尺寸的三维隐身，为大面积太赫兹隐身的应用提供了有力证据。 Advanced Materials 24, 916 (2012).,研究方向,天津大学太赫兹研究中心,Z. Tian et al. Opt. Express 18，12482（2010）,THz Photonics,Xueqian Zhang et al. Opt. Lett. 37: 906 (2012),Q.Li et al. App. Phys. A. 107: 285 (2012),J. Zhu et al. Opt. Commun. 284, 3129 (2011),Longqing Cong et al. New J. Phys. 14, 115013(2012),Longqing Cong et al. Appl. Phys. Lett. 103, 171107(2013),太赫兹器件,7. 太赫兹四分之一波片,Longqing Cong et al. Laser and Photonics Review (2013),Surface Plasmon Sensors,Coating thickness effect,ksp= k| + mGx + nGy,J. Han et al. J. App. Phys. 103, 033108 (2008),Y. Yang et al., App. Phys. Lett. 98,121114(2011),8. Nonlinear,C. Zhang et al., App. Phys. Lett. 102,081121(2013),研究方向,太赫兹与物质相互作用,人工介质 实现自然界物质所不具有或不容易实现的奇异特性。,常规材料 探索光与物质相互作用的微观机制和机理。,Rotational,Vibrational,Electronic,天津大学太赫兹研究中心,2013：我国第一台太赫兹时域雷达 基于飞秒激光振荡器，高信噪比、宽频、高距离分辨能力 成功实现坦克缩比模型散射截面（RCS）测量 军事、飞船与空间轨道站对接监控,研究方向,太赫兹雷达,太赫兹RCS雷达的优势（与微波雷达比较）： 极高的空间分辨率和角分辨率（波长短） 简单的全相参探测方式 (脉冲技术） 强劲的烟雾穿透能力 反隐身能力（微波段的隐身设计不适用于太赫兹波段；宽频特性）,研究方向,太赫兹光谱仪,太赫兹时域光谱仪,Ultrafast Photonics,谢谢各位专家！希望与各位老师取得更多合作！,韩家广, 天津大学太赫兹研究中心，,
