太赫茲成像、感測及通信技術手冊

《太赫茲成像、感測及通信技術手冊》是2016年5月國防工業出版社出版的圖書，作者是加拿大作家薩義德齊亞 (Saeedkia,D.)，譯者是陳樟。

基本介紹

• 書名：太赫茲成像、感測及通信技術手冊
• 作者：(加)薩義德齊亞 (Saeedkia,D.)
• 譯者：陳樟等
• 出版社：國防工業出版社 
• 出版時間：2016年5月
• 頁數：455 頁
• 定價：132 元
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• ISBN：9787118106923 

內容簡介

本書以太赫茲技術最有優勢、近年來得以快速發展的三個套用領域——成像、感測及通信為需求牽引，對太赫茲技術套用所涉及的基礎知識、最新技術進展和材料研發現狀，以及多個行業的套用情況進行了較為全面的介紹。

本書分為三大部分，共22章。第一部分對成像、感測及通信太赫茲技術的相關基礎給予了權威性的介紹，討論了太赫茲波的產生、發射和檢測，以及表面等離激元、太赫茲近場成像與感測、室溫太赫茲探測器和太赫茲無線通信的相關基礎。第二部分討論了太赫茲技術的最新進展及一些新穎的技術，例如，太赫茲生物感測、陣列成像儀以及太赫茲波諧振場增強技術，並綜述了光纖耦合太赫茲時域光譜系統（THz-TDS）、太赫茲光混頻系統、太赫茲納米技術、太赫茲頻率計量及半導體材料研製進展等。第三部分探討了太赫茲技術的相關套用，包括其在層析成像、材料光譜分析、航空航天工業、木製品、藝術品保護等醫藥行業方面的套用。

目錄

第一部分太赫茲成像、感測及通信技術基礎

第1章用於太赫茲波產生及檢測的光電技術

1.1引言

1.1.1太赫茲源技術

1.1.2光電太赫茲源

1.2太赫茲探測器技術

1.2.1零差探測器

1.2.2外差探測器

1.2.3光電探測器

1.3太赫茲光導天線產生太赫茲信號

1.3.1連續波模式

1.3.2脈衝模式

1.3.3庫侖禁止效應和輻射禁止效應

1.4太赫茲光導天線探測太赫茲信號

1.4.1連續波模式

1.4.2脈衝模式

1.4.3連續波模式與脈衝模式的對比

1.5非線性晶體中的參量互作用

1.6非線性晶體中的差頻混頻

1.7結論

1.8參考文獻

第2章太赫茲波在塑膠波導中的傳輸與傳播

2.1引言

2.2基於塑膠的太赫茲光纖光學的主要挑戰

2.2.1損耗

2.2.2色散

2.2.3亞波長光纖的封裝

2.3基於亞波長光纖的器件

2.3.1基於光纖的太赫茲成像

2.3.2定向耦合器和無損切斷技術

2.4空芯光纖

2.4.1反諧振反射光纖

2.4.2布拉格光纖

2.5太赫茲複合材料

2.6太赫茲波導的實驗表征

2.7結論

2.8致謝

2.9參考文獻

第3章太赫茲表面等離激元基礎

3.1引言

3.2Drude模型

3.3平面上的表面等離激元

3.3.1色散

3.3.2表面等離激元的特徵長度：波長、傳播長度及衰減長度

3.4多層結構

3.4.1薄層中的長程及短程表面等離激元

3.5太赫茲等離激元的新趨勢

3.5.1穿孔金屬上設計的表面等離激元

3.5.2局域表面等離激元

3.6致謝

3.7參考文獻

第4章太赫茲近場成像及感測基礎

4.1引言

4.1.1近場和遠場

4.1.2感生電偶極矩和感生磁偶極矩的輻射

4.2太赫茲近場測量

4.3不同亞波長孔的近場

4.3.1圓孔近場成像

4.3.2圓孔的有效偶極矩

4.3.3方孔近場成像

4.3.4矩形孔近場成像

4.3.5矩形孔(納米級寬度)近場成像

4.4基爾霍夫近場估算公式

4.4.1基爾霍夫公式和近場與遠場間關係

4.4.2納米狹縫和納米天線的近場估算

4.5結論

4.6參考文獻

第5章太赫茲場效應管

5.1引言

5.2低維結構中的電漿波

5.2.1體電漿波

5.2.2二維(2D)電子氣

5.2.3柵控2D電子氣

5.2.4線中的電漿波

5.3直流場效應電晶體穩態的不穩定性

5.3.1傾斜模式和邊緣發射

5.4FET檢測太赫茲輻射

5.4.1高頻體制

5.4.2低頻體制

5.4.3特徵長度

5.4.4非線性機制

5.4.5簡化理論

5.4.6現象學方法

5.5FET的太赫茲輻射研究

5.5.1迴旋共振光譜儀

5.5.2傅立葉變換光譜儀

5.5.3太赫茲發射閾值

5.5.4邊緣發射

5.5.5可調發射

5.5.6討論

5.6FET太赫茲檢測的實驗研究

5.6.1實驗裝置

5.6.2光回響建模

5.6.3柵極漏電流

5.6.4溫度依賴性

5.6.5負載效應

5.6.6最優長度選擇

5.6.7矽FET太赫茲檢測

5.6.8室溫成像

5.6.9諧振檢測

5.6.10諧振譜線展寬

5.6.11溝道窄化

5.6.12電流窄化

5.6.13強磁場研究

5.7結論

5.8致謝

5.9參考文獻

第6章太赫茲無線通信

6.1引言

6.2太赫茲無線通信的發展動因

6.3通信中的大氣傳輸

6.3.1太赫茲輻射的方向性

6.3.2閃爍對鏈路的惡化

6.3.3包括霧、雨及雪在內的大氣和自由空間衰減

6.4太赫茲通信信道建模

6.4.1室內

6.4.2衛星-衛星/衛星-地面

6.4.3隱蔽戰場

6.5太赫茲通信硬體：源和檢測器

6.5.1光電

6.5.2微波倍頻器

6.5.3量子級聯雷射器

6.5.4太赫茲積體電路

6.6太赫茲調製器

6.6.1決定於太赫茲發生器的調製方式

6.6.2肖特基二極體混頻系統

6.6.3獨立於太赫茲發生器的調製方式

6.6.4用於太赫茲波束整形和控制的調製器

6.7太赫茲信號調製格式

6.8太赫茲通信系統實例

6.8.1太赫茲光電通信系統

6.8.2MMIC積體電路系統

6.8.3量子級聯雷射器系統

6.8.4微波倍頻系統

6.9太赫茲通信鏈路上的雨、霧和大氣閃爍的實驗表征

6.10未來趨勢

6.11更多參考信息

6.12致謝

6.13參考文獻

第二部分太赫茲技術最新進展

第7章太赫茲生物感測技術

7.1引言

7.2太赫茲感測水動力學

7.3蛋白質感測

7.4依賴結合態的感測

7.5太赫茲頻段的生物分子特徵諧振

7.6水介導太赫茲分子成像

7.7結論

7.8致謝

7.9參考文獻

第8章太赫茲陣列成像儀：基於電漿波的矽基MOSFET檢測器實現太赫茲相機

8.1引言

8.2阻性混頻——準靜態分析

8.3電漿混頻——流體動力學分析

8.3.1器件模型

8.3.2阻性混頻機制

8.3.3分散式阻性自混頻體制

8.3.4電漿混頻體制

8.4互補型金屬氧化物半導體(CMOS)場效應管用作太赫茲探測器的相關技術、設計及實現

8.4.1互補型金屬氧化物半導體(CMOS)技術在太赫茲焦平面的套用

8.4.2CMOS天線的集成

8.4.3探測器設計和實現

8.5場效應管探測器的表征和最佳化

8.5.1電學和光學回響率

8.5.2噪聲等效功率(Noise-Equivalent Power，NEP)

8.5.3回響時間

8.5.4阻抗匹配和調諧的局限

8.5.5一種器件表征方法

8.5.6MOSFET太赫茲探測器結果

8.5.7電流偏置回響率的增強

8.6太赫茲相機的發展

8.6.1一個50像素的陣列

8.6.210千像素虛擬相機的直接實時成像仿真

8.6.3使用10千像素虛擬相機仿真的實時相干成像

8.7太赫茲成像的其他焦平面技術概述

8.8致謝

8.9參考文獻

第9章亞波長電漿結構中的太赫茲諧振場增強

9.1引言

9.2太赫茲頻率下表面等離激元的基本原理

9.3太赫茲波通過金屬孔陣列的異常傳輸

9.3.1通過光學薄金屬孔徑陣列的諧振傳輸特性

9.3.2與金屬介電常數相關的表面波傳輸特性

9.3.3表面電漿感測器：介質層對金屬孔徑陣列的影響

9.4太赫茲表面等離激元的有源控制

9.4.1矽光子晶體到金屬孔徑陣列的有源變換

9.4.2具有超材料屬性的混合等離子開關器件

9.4.3超導電漿

9.5結論

9.6參考文獻

第10章光纖耦合太赫茲時域光譜系統

10.1引言

10.2光纖導波

10.3實驗布局及系統特徵

10.3.1非線性效應

10.3.2組件，測量頭和系統

10.3.3系統表征

10.4基於光纖的太赫茲系統測量結果

10.4.1角度相關性測試

10.4.2在脈衝磁場下的迴旋共振的高速測量

10.4.3光纖耦合單片積體電路衰減全反射(ATR)感測器

10.5光纖耦合太赫茲時域光譜與其他系統及技術的對比

10.5.1基於光纖的脈衝系統——Picometrix Inc

10.5.21.5μm泵浦波長下的脈衝系統

10.5.3光纖連續波(CW)系統

10.6未來趨勢及結論

10.7參考文獻

第11章最新的太赫茲連續波光混頻系統

11.1引言

11.2連續波發射機和探測器技術

11.2.1砷化鎵器件

11.2.2InGaAs/InP 器件

11.3相干信號檢測

11.3.1光電調製器的相位變化

11.3.2在光纖拉伸器中的相位變化

11.3.3在控制頻率步長相位變化

11.4雷射源

11.4.1小節雙分布反饋雷射器(DFB)

11.4.2雙模和多模雷射二極體

11.4.3雙波長光學參量振盪器

11.5光混頻連續波太赫茲系統選定的套用

11.5.1痕量氣體檢測

11.5.2固體的頻譜分析

11.5.3成像

11.6結論

11.7致謝

11.8參考文獻

第12章太赫茲近場成像及感測的新技術

12.1引言

12.2最新太赫茲近場方法

12.3新型微加工太赫茲近場探針

12.4納米光子學二階非線性光波導的太赫茲近場探測分析

12.5基於太赫茲時域反射測量法的集成電子學結構失效分析

12.6用於光伏材料檢測的自由載流子濃度高分辨成像

12.7結論及未來趨勢

12.8參考文獻

第13章太赫茲納米器件與納米系統

13.1引言

13.2納米級太赫茲探測器

13.2.1超導體與半導體

13.2.2碳納米管

13.3太赫茲近場成像儀

13.3.1太赫茲近場成像

13.3.2集成太赫茲近場成像儀

13.4結論

13.5致謝

13.6參考文獻

第14章太赫茲集成器件與系統

14.1太赫茲集成生物感測器晶片

14.1.1傳輸線感測器

14.1.2傳輸線感測器的結構與設計

14.1.3太赫茲生物感測晶片的實驗與結果

14.2集成貼片天線的太赫茲振盪器

14.2.1太赫茲半導體振盪器

14.2.2RTD振盪器設計

14.3共振隧穿二極體結果與討論

14.4參考文獻

第15章基於頻率梳技術的太赫茲頻率計量

15.1引言

15.2頻率梳相干頻率連結

15.3太赫茲梳參考頻譜分析儀

15.3.1工作原理

15.3.2實驗裝置

15.3.3測試結果

15.4光頻梳參考太赫茲頻率綜合器

15.4.1工作原理

15.4.2實驗裝置

15.4.3實驗結果

15.5太赫茲梳參考頻譜測量儀

15.5.1工作原理

15.5.2實驗裝置

15.5.3測試結果

15.6結論及未來趨勢

15.7參考文獻

第16章太赫茲套用半導體材料的發展

16.1引言

16.1.1太赫茲輻射

16.2寬頻脈衝太赫茲輻射的產生與探測

16.3光混頻技術產生連續太赫茲輻射

16.4半導體光導材料

16.4.1低溫GaAs

16.4.2ErAs:GaAs超晶格

16.4.3LT-In0.53Ga0.47As-In0.52Al0.48As

16.4.4ErAs:In0.53Ga0.47As-In0.52Al0.48As

16.5結論

16.6致謝

16.7參考文獻

第三部分太赫茲技術的套用

第17章太赫茲技術在層析成像和材料光譜分析中的套用：綜述

17.1引言

17.2層析成像技術的套用

17.2.1計算機輔助層析成像技術

17.2.2飛行時間層析成像技術

17.3粉末狀化學製品的定量分析

17.4結論

17.5參考文獻

第18章太赫茲技術在航空航天工業中的套用

18.1引言

18.2基於透射式太赫茲時域光譜技術的飛機複合材料無損檢測

18.2.1理論與實驗

18.2.2結果與討論

18.3基於反射式太赫茲時域光譜技術的飛機複合材料無損檢測

18.3.1理論與實驗

18.3.2結果與討論

18.4航空套用中的太赫茲連續波無損成像

18.4.1理論與實驗

18.4.2結果與討論

18.5玻璃纖維強化塑膠無損成像對比

18.5.1實驗過程

18.5.2比較

18.6結論

18.7參考文獻

第19章太赫茲技術在木製品行業中的套用

19.1引言

19.2概述

19.3木材的結構和形態

19.3.1軟木

19.3.2硬木

19.3.3木材的化學成分

19.4木材的遠紅外特性

19.5太赫茲頻段木材特性檢測

19.6定向刨花板行業中的太赫茲感測

19.6.1OSB工藝

19.6.2OSB工業的挑戰

19.6.3太赫茲方法

19.6.4結論

19.7未來趨勢

19.8參考文獻

第20章太赫茲技術在醫藥行業中的套用

20.1引言

20.2太赫茲時域光譜技術：光譜裝置與分析

20.2.1光譜裝置

20.2.2樣品製備和數據分析

20.3太赫茲時域光譜技術：識別、量化及分析

20.3.1多晶型和水合物的識別和量化

20.3.2固態相變分析

20.4太赫茲時域成像技術：成像裝置與分析

20.4.1成像裝置

20.4.2數據分析和解釋

20.4.3藥片和包衣的性能分析

20.5太赫茲時域成像技術：過程監控、光譜成像及化學映射

20.5.1製藥過程監控

20.5.2光譜成像和化學映射

20.6結論及未來趨勢

20.7致謝

20.8參考文獻

第21章太赫茲技術在藝術品保護中的套用

21.1引言

21.1.1文物科學中的太赫茲空隙

21.1.2太赫茲波的優點

21.2太赫茲波用於材料分析

21.2.1譜資料庫

21.2.2實物的太赫茲光譜學

21.2.3案例研究

21.3太赫茲波用於藝術品內部結構觀測

21.3.1利用太赫茲時域光譜學（THz-TDS）系統進行無損截面觀測

21.3.2THz-TDS系統套用案例

21.4太赫茲技術的未來發展：一種文物科學研究工具

21.5參考文獻

第22章太赫茲技術在半導體行業中的套用

22.1引言

22.1.1電-光太赫茲脈衝反射儀（EOTPR）原理

22.2電-光太赫茲脈衝反射儀特性

22.2.1解析度

22.2.2上升時間

22.2.3信噪比（SNR）

22.2.4測量範圍

22.2.5波形解讀

22.3電-光太赫茲脈衝反射儀用於故障分析的實例

22.3.1凸點連線錯位

22.3.2介質破裂所致斷路故障

22.3.3non-wet 凸點

22.3.4基底短路/泄漏故障

22.4結論及未來趨勢

22.5參考文獻"