太赫兹感测与成像
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作者： 张存林等著
出 版 社： 国防工业出版社
出版时间： 2008-1-1字数： 202000版次： 1页数： 240印刷时间： 2008/01/01开本： 大32开印次： 1纸张： 胶版纸I S B N ： 9787118052589包装： 平装编辑推荐
本书综述了太赫兹的各个相关技术及其发展趋势、应用状况，分析了各类太赫兹源和太赫兹探测器的相关原理和构成组件，阐述了各种太赫兹系统的工作原理和组成结构，介绍了太赫兹感测和成像在实际中的各种应用。在此基础之上，重点论述了太赫兹感测与成像在军事和国土安全方面的应用。本书是在作者近几年来从事太赫兹的相关科研工作所获成果，以及借鉴、吸收和总结国内外多个太赫兹领域的相关专家学者和科研人员的一些有价值的研究成果的基础上完成的，力求本书成为一部系统介绍太赫兹及其感测与成像的、通俗易懂且能为读者所能比较容易接受的、有价值的参考书籍。 本书适用于从事太赫兹、红外、微波、天文和生物医学等领域的工程技术人员，以及大专院校的相关专业的学生和科研人员。
内容简介
本书主要介绍了太赫兹的各个相关内容，包括：太赫兹的本性，太赫兹源和相关探测器的工作原理和构造，各种太赫兹系统的组成与工作原理，以及太赫兹在各个相关领域中的应用情况和发展前景。重点介绍了太赫兹在军事和国土安全领域所扮演的重要角色。本书系国内首部系统介绍太赫兹技术的专著。
本书适用于从事太赫兹、红外、微波、天文、生物医学等领域的工程技术人员，以及大专院校的相关专业的学生和科研人员。
目录
第一章 太赫兹波的本性
1.1 引言
1.2 太赫兹波的应用
1.3 太赫兹波的独特性质
1.4 太赫兹波的波动性
1.4.1 太赫兹波的干涉
1.4.2 太赫兹波的衍射
1.5 太赫兹辐射的粒子性
第二章 太赫兹波的产生
2.1 基于光学效应的太赫兹耐源
2.1.1 光电导天线
2.1.2 光整流
2.1.3 空气产生太赫兹
2.1.4 太赫兹参量源
2.1.5 光泵浦太赫兹激光器
2.2 基于电子学的太赫兹辐艨
2.2.1 微型真空电子器件
2.2.2 相对论性电子器件
2.2.3 半导体激光器
第三章 太赫兹波的探测
3.1 脉冲太赫兹信号探测
3.1.1 光电导取样
3.1.2 电光取样
3.1.3 光电导取样与电光取样的比较
3.1.4 空气探测太赫兹
3.2 连续太赫兹信号的探测
3.2.1 测辐射热计
3.2.2 高莱探测器
3.2.3 热释电探测器
3.2.4 肖特基二极管
3.2.5 场效应晶体管
3.3 太赫兹单光子探测
第四章 太赫兹时域光谱
4.1 太赫兹时域光谱技术的优势
4.2 太赫兹时域光谱系统
4.3 太赫兹时域光谱技术原理
4.3.1 透射式太赫兹时域光谱技术
4.3.2 反射式太赫兹时域光谱技术
4.4 其他探测方法
4.5 太赫兹时域光谱技术的应用
4.6 总结和展望
第五章 太赫兹成像
5.1 太赫兹成像系统
5.1.1 飞秒激光源
5.1.2 光学延迟系统
5.1.3 信号获取
5.1.4 数据处理
5.2 太赫兹时域光谱成像
5.2.1 振幅和位相成像
5.2.2 液态水的太赫兹成像
5.2.3 成像处理
5.2.4 太赫兹反射成像
5.2.5 烧伤诊断
5.3 扫描成像
5.4 太赫兹实时成像
5.5 太赫兹层析成像
5.6 太赫兹近场成像
5.7 太赫兹连续波成像
5.7.1 太赫兹连续波成像系统
5.7.2 太赫兹连续波成像原理
5.8 太赫兹成像技术应用
第六章 太赫兹在物理学中的应用
6.1 发展机遇
6.2 太赫兹在光物理中的基础研究
6.2.1 随机介质中的电磁波传播
6.2.2 左手材料
6.2.3 近场电磁效应
6.2.4 单周期脉冲
6.3 量子相干和控制
6.4 大气科学、实验室天文学和分子碰撞
6.4.1 大气科学
6.4.2 高分辨天文科学
6.5 极端条件下的物质探测
第七章 太赫兹在化学和生物学中的机遇
7.1 发展机遇
7.2 面临的挑战
7.3 太赫兹在化学中的应用
7.3.1 气相物质
7.3.2 团簇光谱
7.3.3 液体
7.3.4 自组分子结构
7.3.5 部分无序固体
7.3.6 晶体
7.3.7 利用太赫兹控制化学电子转移
7.3.8 磁现象
7.4 太赫兹在生物学中的应用
7.4.1 固态生物材料的太赫兹光谱
7.4.2 植物中药
7.4.3 水
7.4.4 太赫兹科学在生物研究方面的适用性
7.4.5 太赫兹光谱在化学和生物学中的应用展望
第八章 太赫兹遥感
8.1 相关介绍
8.1.1 研究背景
8.1.2 传感器系统
8.1.3 太赫兹固态设备
8.2 太赫兹辐射的传输
8.2.1 大气吸收
8.2.2 大气散射
8.2.3 太赫兹功率的测量
8.3 太赫兹耦合到自由空间
8.3.1 金属波导
8.3.2 耦合到自由空间
8.4太赫兹探测器
8.4.1 直放式探测器
8.4.2 外差式探测器
8.5 太赫兹信号和噪声处理
8.6 探测器灵敏度的限制条件
8.7 探测器的性能
8.7.1 探测前的最佳信噪比
8.7.2 探测后的传感器性能
8.8 无源传感器
8.9 有源传感器
8.9.1 太赫兹源
8.9.2 探测器
8.9.3 用有源传感器探测吸收信号
8.10 二维成像
8.10.1 发展动力
8.10.2 空间取样成像
8.10.3 太赫兹成像器的应用
第九章 太赫兹雷达
9.1 应用前景
9.2 太赫兹雷达
9.2.1 能对目标均匀照射的太赫兹雷达
9.2.2 探测目标
9.2.3 散射辐射
9.2.4 双站雷达
9.3 雷达探测
9.3.1 导体和介质圆柱体
9.3.2 介质球
9.3.3 角度分辨散射测量
9.3.4 古伊相移
9.3.5 实际目标测量
9.4 未来展望
第十章 太赫兹成像的军事用途
10.1 太赫兹在军事领域的机遇
10.2 太赫兹在军事领域中的应用
10.2.1 目标识别
10.2.2 目标响应
10.2.3 毒气战剂和生物战剂的感测
第十一章 太赫兹在国土安全中的应用
11.1 利用太赫兹成像技术探测隐蔽武器
11.1.1 应用背景
11.1.2 太赫兹扫描成像
11.1.3 实时宽带全息成像
11.1.4 实时成像应用
11.2 太赫兹主动探测成像
11.3 爆炸物及其相关材料的太赫兹光谱探测
11.3.1 研究现状
11.3.2 太赫兹光谱测量
11.3.3 太赫兹光谱的理论解析
11.4 炸药和生化战剂的识别
11.4.1 神经网络
11.4.2 信封中的生物药剂
11.4.3 人体炸弹
11.5 挑战与展望
第十二章 太赫兹成像在生物医学中的应用
12.1 发展机遇
12.2 应用潜力
12.3 基本原理
12.4 太赫兹在生物医学中的应用
12.4.1 树密度测绘
12.4.2 植物生理学
12.4.3 医学成像
12.5 总结与展望
第十三章 太赫兹器件在天体物理学中的应用
13.1 天体物理测量手段
13.1.1 光度测定法
13.1.2 光谱测量法
13.2 边缘跃迁测辐射热计
13.2.1 TES测辐射热计的设计方案
13.2.2 多路输出技术
13.3 分离库柏对型探测器和隧道结探测器
13.3.1 分离库柏对型探测器
13.3.2 STJ探测器
13.3.3 动感探测器
13.3.4 SQUID动感探测器
13.3.5 SIS光子探测器
13.3.6 SIN结微型测辐射热计
13.4 隧道结混频器
13.5 HEB型混频器
13.6 前景展望
第十四章 太赫兹通信
14.1 太赫兹通信
14.1.1 宽带通信和高速信息网
14.1.2 高速短距离无线通信
14.1.3 太赫兹空间通信
14.1.4 太赫兹晶体管
14.2 太赫兹通信在军事上的应用
14.3 太赫兹通信所遇到的挑战
第十五章 太赫兹在无损检测及航天器检测中的应用
15.1 应用时域太赫兹探测航天飞机隔离层中的缺陷
15.1.1 将时间和强度的峰值信息处理
15.1.2 对波形变化的处理
15.2 连续太赫兹波成像系统的无损检测
参考文献
书摘插图
第一章 太赫兹波的本性
1.1 引 言
太赫兹（Terahertz，THz）波（或称THz辐射、－射线、亚毫米波、远红外，通常简称为THz）通常指的是频率在0.1THz-10THz（波长在3mm～30Um）范围内的电磁辐射（1THz-1012Hz）。从频率上看，该波段位于毫米波和红外线之间，属于远红外波段；从能量上看，在电子和光子之间，如图1—1所示。在电磁频谱上，太赫兹波段两侧的红外和微波技术已经非常成熟，但是太赫兹技术基本上还是一个“空白”，究其缘由是因为在此频段上，既不完全适合用光学理论来处理，也不完全适合微波的理论来研究，从而也就形成了科学家们通常所说的“太赫兹空隙”（THz Gap）。
1.2太赫兹波的应用
在20世纪80年代中期以前，由于缺乏有效的太赫兹产生方法和检测手段，科学家对于该波段电磁辐射性质的了解非常有限。近十几年来，超快激光技术的迅速发展，为太赫兹脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源，使太赫兹辐射的产生和应用得到了蓬勃发展。
太赫兹的独特性能（见1.3节太赫兹的独特性质）给通信（宽带通信）、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像（无标记的基因检查、细胞水平的成像）、无损检测、安全检查（生化物的检查）等领域带来了深远的影响。由于太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很高；又由于它的脉冲很短（皮秒量级）所以具有很高的时间分辨率。太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。同时，由于太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与x射线相比更具有优势。另外，由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段，因此太赫兹在粮食选种，优良菌种的选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。太赫兹的应用仍然在不断的开发研究中，其广袤的科学前景为世界所公认。
（1）THz成像技术：利用THz时域光谱技术可以直接测量THz电磁脉冲所产生的瞬态电磁场，可以直接测得样品的介电常数。而且由于THz电磁波的强透射能力和低辐射能量（对人体完全无害），THz成像技术可以用来检验食品新鲜度，替代医疗x射线透视仪、CT（层析），以及用于机场安全检查和炭疽病菌等生化物品的检查等。
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