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马泰奥·佩伦佐尼，道格拉斯 著，刘劲松 译

图书标签:

• 太赫兹
• 太赫兹辐射
• 物理
• 应用
• 电磁波
• 光谱学
• 材料科学
• 半导体
• 探测技术
• 成像技术

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787568025546

版次：1

商品编码：12127725

包装：精装

丛书名： 世界光电经典译丛

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：255

套装数量：1

字数：286000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：相关研究领域研究生及科研人员。
本书可作为相关专业高年级本科生、研究生、科研和工程技术人员深入了解太赫兹物理及应用的参考书。

内容简介

本书涵盖了太赫兹辐射和应用的zui新进展。全书分为三个部分:太赫兹探测、太赫兹产生、太赫兹系统和应用。这三部分以完备的逻辑向读者介绍太赫兹辐射的产生和探测中的物理问题，由器件与元件构成的系统及其在不同领域的应用。如果需要，也可单独阅读本书的任一章节来加深对某一特定主题的理解。

作者简介

Douglas J. Paul 美国格拉斯哥大学教授，爱丁堡皇家学会会士，物理研究所（Institute of Physics）特许物理学家（Chartered Physicist），IEEE高级会士，英国工程和自然科学研究委员会（EPSRA）高级会士，在剑桥大学卡文迪什实验室攻读博士学位期间负责所有的硅/锗硅研究项目。他是多家政府部门咨询委员会的顾问，如内政部、政府科学办公室、国防科学顾问办公室等，并于2004年至2008年期间担当北约海关与边境保护科学小组的英国代表。Paul教授在众多国际会议担当评委会成员，是物理研究所《半导体科学技术》杂志的编委会成员。他的研究兴趣包括硅/锗硅异质结构，互补金属氧化物半导体，量子级联激光器，量子设备，硅光子学，太赫兹系统，无极分子电子学和热点技术等，成绩突出，享有世界盛誉，是全球知名的光电专家。
刘劲松 华中科技大学二级教授，博士生导师。武汉光电国家实验室太赫兹光电子学研究中心负责人，兼任华中科技大学研究生院培养处处长。首届霍英东高校教师基金获得者，宝钢优秀教师奖获得者，全国工程专业学位研究生教指委委员，中国学位与研究生教育工科工作委员会委员，《应用光学》副主任委员，《激光技术》副主编，《电子器件术》副主编，湖北省光学学会常务理事，国家光电子技术标准化委员会委员。获国家ji教学成果二等奖1项，省级教学成果一等奖2项。主持国家自然科学基金7项，在Sci. Rep.，Phys. Rev. A &E;, Opt. Lett.，App. Lett.等刊物上发表论文300余篇。主要研究领域为太赫兹光电子学、太赫兹无损检测以及太赫兹成像技术的基础研究和技术研发。

精彩书评

涵盖太赫兹辐射和应用zui新进展

目录

第1章量子阱光电探测器/1

1.1光电导和光电二极管的基本原理/2

1.1.1探测器的性能参数/2

1.1.2太赫兹波段的相关问题/5

1.2半导体量子阱/5

1.2.1量子阱/6

1.2.2掺杂/8

1.3子带跃迁/9

1.3.1吸收谱线与选择定则/9

1.3.2多体效应/11

1.4多量子阱系统中的输运/12

1.4.1发射�膊痘衲Ｐ�/12

1.4.2动力学模型/14

1.4.3隧穿电流/15

1.5量子阱探测器/16

1.5.1优化设计/16

1.5.2光耦合/17

1.5.3工艺状况/18

1.5.4量子级联探测器/19

1.6量子点探测器/21

1.6.1量子点制备/21

1.6.2量子点中的跃迁/22

1.6.3量子点探测器/23

1.6.4太赫兹QDIP/25
参考文献/25




太赫兹辐射物理及应用



目录


第2章太赫兹测辐射热计 /32

2.1热辐射探测/32

2.1.1测辐射热计原理/33

2.1.2电热模型/34

2.1.3噪声源/39

2.1.4品质因数/41

2.1.5综合讨论/43

2.1.6测温计材料/45

2.2冷却型太赫兹测辐射热计/50

2.2.1通论/50

2.2.2冷却型测辐射热计实例/52

2.3非冷却型太赫兹测辐射热计/57

2.3.1标准热红外测辐射热计在太赫兹传感中的应用/57

2.3.2修改了电阻的吸收金属层的测辐射热计/62

2.3.3太赫兹天线耦合测辐射热计/63

2.4结论/70
参考文献/71
第3章太赫兹等离子体场效应晶体管/74

3.1简介/74

3.2场效应晶体管的太赫兹发射实验/75

3.3场效应晶体管的太赫兹探测实验/80

3.3.1高频模式/81

3.3.2低频模式/85

3.3.3非共振探测情况/85

3.3.4硅FET实现太赫兹探测/88

3.3.5室温成像/89

3.3.6外加磁场的影响/90

3.4双光栅栅极FET探测/91

3.5总结/93
参考文献/93

第4章量子级联激光器
/99

4.1背景/99

4.2量子阱和量子力学隧道效应/100

4.3QCL激光产生条件/103

4.4量子级联激光器中的增益/103

4.5有源区域设计/105

4.6波导设计和损耗/106

4.7实验激光器结果范例/110

4.8太赫兹量子级联激光器的未来需求/113

4.9总结/115
参考文献/116
第5章基于相对论电子的太赫兹源: 工作原理和ENEA实验/119

5.1电子和光子相互作用/119

5.2自由电子激光器机理/121

5.2.1自发辐射/122

5.2.2增益/124

5.3紧凑型FEL/127

5.4ENEA Frascati FEL设备/129

5.4.1契伦科夫FEL实验/130

5.4.2紧凑型波动器FEL实验/132

5.4.3Smith�睵urcell光栅实验/138

5.5紧凑型先进太赫兹源/140
参考文献/143
第6章太赫兹射线的物理机制与应用/146

6.1光参量放大中的腔内太赫兹产生/147

6.2非线性介质、模式匹配和调谐/149

6.3系统设计/151

6.4装置性能和太赫兹特性/153

6.5增益和阈值计算/155

6.6太赫兹输出特性/156

6.7太赫兹光束质量/157

6.8线宽压缩/159

6.9腔内太赫兹参量放大技术在远程谱中的应用/163

6.10ICTPO在远程太赫兹谱中的应用潜力/165

6.11基于OPO源的太赫兹光谱仪/167

6.12结论/168
参考文献/169
第7章太赫兹波的调控/173

7.1衍射光学/173

7.1.1设计透镜/174

7.1.2太赫兹衍射光学的实例/176

7.2偏振控制/177

7.2.1基本理论/177

7.2.2巴比涅补偿器/178

7.2.3人工电介质/178

7.2.4太赫兹波段的偏振控制实例/179

7.3太赫兹滤波器/181

7.3.1EBG的基本理论/182

7.3.2实现可调谐太赫兹滤波器/185

7.4超材料和表面等离子体共振/189

7.5总结/192
参考文献/193
第8章太赫兹时域光谱的原理和应用/197

8.1引言/197

8.2太赫兹时域光谱的原理/199

8.3短电磁脉冲的产生和探测/200

8.4TDS装置的特点/202

8.4.1带宽/202

8.4.2频率分辨率/203

8.4.3空间分辨率/204

8.4.4TDS装置的信噪比/204

8.4.5典型的信号和装置/206

8.5从太赫兹时域光谱测量中提取光学参数的原理/207

8.5.1时阈测量/208

8.5.2透射测量的光谱/209

8.5.3反射测量的光谱/210

8.6太赫兹时域光谱的应用实例/211

8.6.1亚波长（约λ / 100）薄膜分辨/211

8.6.2太赫兹域的超材料/215

8.7太赫兹时域光谱的不确定性和精度/218

8.8与FTIR测量的比较/221

8.9结论/222
参考文献/223
第9章太赫兹安检系统和安全性注意事项/227

9.1前言/227

9.2安全威胁和伦理问题/228

9.3物理原理/228

9.4对以往主题的回顾（2006—2010）/229

9.5接近市场可商用化系统的回顾/230

9.5.177 GHz相控阵雷达/230

9.5.2反射阵列/230

9.6新进展/230

9.6.1高频雷达/230

9.6.2量子级联激光器 /231

9.6.3冷却的测辐射热计/231

9.6.4光子的产生/231

9.6.5空气击穿相干探测/231

9.6.6CMOS/232

9.6.7硅锗/232

9.7太赫兹安全性/232

9.7.1简介/232

9.7.2主要实验数据/234

9.7.3太赫兹频段EMR与生物材料之间的相互影响机制/235

9.7.4曝光标准、支撑数据和实验局限/236

9.7.5DNA“解链”和Fr�塰lich假设/238

9.7.6太赫兹EMR的安全性/240

9.8结论/241
参考文献/242

精彩书摘

　　《太赫兹辐射物理及应用》：
　　由于这些开创性的工作，这项技术被广泛用于研究物理、化学、生物、医药和科技领域的材料和设备的太赫兹波段的响应。现在几种TDS系统已经商业化，它们中有些直接来自实验室的实验装置，另一些有高度的集成化并有专业的人机交互界面。TDS的主要优势依托于材料（样品）的单次测量宽频响应（高到几个太赫兹）和锁模激光器良好的稳定性，这会使其有非常好的信噪比。而且，可以通过时域加窗方法消除大部分的噪声来提高信噪比。基于准光学元件的太赫兹时域光谱系统的多样性提供了很多不同测量方式。实际上，太赫兹时域光谱能同时测量样品的透射、反射、偏射或散射的太赫兹信号的振幅和相位，并且容许损失部分相干性。样品可以是简单的平板或更复杂的结构，如太赫兹波导、天线、滤波片等。通常，太赫兹时域光谱能测量出样品的折射率n和吸收系数α，但样品的厚度和散射（或衍射）参数也能从中得到。使用同样的实验装置可以实现高分辨率的层析成像，实验操作可以全部在时域上进行，因为太赫兹脉冲脉宽非常窄。
　　……

前言/序言

前言



《太赫兹辐射物理及应用》涵盖了太赫兹辐射和应用的zui新进展。本书分为三部分:太赫兹探测、太赫兹产生、太赫兹系统和应用。这三部分完整地向读者介绍了太赫兹辐射的产生和探测中的物理问题，由器件与元件构成的系统及其在不同领域的应用。如果需要，也可单独阅读本书的任一章节来加深对某一特定主题的理解，而无需阅读全书。

太赫兹探测这部分从三种物理机制出发来讲述探测器的zui新进展，包括：光子探测、热辐射探测和光整流。首先，从异质结物理入手介绍基于量子阱的光电探测器，这些器件已用作红外探测器，采用一些技术使其扩展到更低光子能量便能实现太赫兹波的探测。然后，从多个角度来介绍辐射热测试器，包括器件物理基础和具体特性，尤其是太赫兹探测所需的特性和连接方式。zui后，从基础物理出发介绍基于场效应晶体管的光整流器件，分为共振型和非共振型两类，对其特性进行了深入分析。

太赫兹产生这部分讲述了基于量子级联激光器、自由电子激光器和非线性光学三种方式的太赫兹辐射源，它们在器件尺度和工作原理上存在很大差异。以多量子阱结构为核心的量子级联激光器，有望发展成一种小型紧凑的太赫兹辐射源。自由电子激光器可以辐射太赫兹波，这需要从相对论电子物理的视角去理解。作为实际例子，介绍了Frascati自由电子激光实验及其在减小装置尺寸方面的努力。对基于非线性光学的太赫兹辐射器，重点介绍了紧凑调频源，包括基本原理和内腔OPO系统。

太赫兹系统和应用这一部分描述了从器件到设备的相关细节和要点，着重讲述在图像、频谱、安检等应用中如何控制太赫兹辐射。讲述了超材料的电磁特性及其对太赫兹辐射的控制。介绍了太赫兹频谱测量设备以及太赫兹谱在材料特性和质量改进方面的应用。安检是太赫兹技术zui有前景的应用领域，从需求出发详细描述了技术方案，并与毫米波段做了比较。zui后介绍了太赫兹波与活体生物组织相互作用的zui新研究结果，并讨论了一些安全方面仍存争议的话题。
译者序


太赫兹波指的是频率为0.1~10 THz的电磁波（1 THz=1012 Hz）。THz是英文Terahertz的简写，其中T代表Tera，Hz代表Hertz（赫兹）。Tera这个词头表示1012，中文译成太。所以，Terahertz就翻译成太赫兹。这样的例子很多，比如Terametre，简写成Tm，称太米，代表1012米，不过很少有人用。

对电磁波来说，不同谱段的命名与历史、习惯和行业紧密相关，缺乏严格的准则。光波是能被人类视觉感知的一段电磁波。以此为参照，将长波一端的叫红外，将短波一端的叫紫外。一个“外”字代表看不见，之后这些概念就逐渐延伸。红外向长波延伸，就出现了近红外、中红外、远红外、超远红外等；紫外向短波延伸，就出现了近紫外、中紫外、远紫外、极远紫外等。与此不同，X射线的命名并非源于与可见光的对比，而是因为发现它时不知道是什么，以X为代号，之后就以此命名了。无线电波是人们对电磁波有了深刻理解之后命名的，早期按波长的长短来加以区分，分为长波、中波、短波。这种方式后来就更准确了，所以有了米波、分米波、厘米波、毫米波的叫法。像太赫兹波这样，用频率来命名电磁波的，还是孤例。1 THz对应的波长是3丝米（1丝米=100微米），因此有人建议应该将太赫兹波称为丝米波。这似乎更加规范，因为这更符合在波的前面加一个波长对应的长度单位来表示一段电磁波的习惯。这本书的英文名称是《Physics and Applications of Terahertz Radiation》，书中也用到Terahertz wave。出于习惯，我们在译文中采用的是太赫兹辐射、太赫兹波这样的术语。不过，也有人将太赫兹波称为太赫兹射线（T�睷ays），如这本书的第6章。可是，太赫兹波还是称波为好。这是因为，相比红外波、可见光、紫外线和X射线，太赫兹波拥有更加显著的波动性。但是，为了忠实于原著，第6章的译文还是采用了太赫兹射线的说法。

好的，这里是一份为您量身定制的图书简介，主题为《太赫兹辐射物理及应用》之外的领域，聚焦于经典物理学的一个重要分支——电动力学及其在现代工程中的前沿应用。 --- 《波动的世界：现代电磁场理论与先进微波技术》 图书简介 本书深入剖析了电磁场理论的精髓及其在现代工程领域，特别是微波和射频技术中的前沿应用。在物理学殿堂中，麦克斯韦方程组是描述电磁现象的基石，而本书旨在将这些抽象的数学描述转化为工程师手中强大的设计工具。我们专注于电磁波在复杂介质中的传播、散射、以及与物质的相互作用，并以此为基础，构建了一套完整的现代微波系统设计框架。 第一部分：经典电磁学的深度重构与拓展 本书伊始，我们并未满足于对麦克斯韦方程组的简单复述，而是从更深刻的理论基础出发，探讨了电磁场的相对论性本质。通过洛伦兹变换下的场方程协变性分析，读者将理解为何在不同参考系中观察到的电场和磁场会相互转化，这对于高速移动电磁系统（如轨道交通中的电磁耦合）的设计至关重要。 随后，我们将焦点投向非均匀介质中的波传播。传统教材通常处理均匀介质，但现实世界的工程问题充满了复杂结构，如人造电磁材料（超材料的前身）或高度异质的自然环境。我们详细阐述了格林函数方法在求解这些复杂边界条件下的电磁散射和辐射问题中的应用。这部分内容侧重于数值求解的理论基础，为后续的计算电磁学打下坚实基础。 第二部分：先进天线设计与电磁兼容性 在现代通信和雷达系统中，天线是信息获取与传输的关键枢纽。本书将电磁理论与天线工程紧密结合，超越了传统的偶极子和环形天线分析。 我们重点讨论了超宽带（UWB）天线的设计原理。UWB技术依赖于极短脉冲的产生和接收，对天线的时间响应特性提出了严苛要求。本书分析了瞬态电磁场对天线瞬态响应的影响，并提出了基于时域有限差分法（FDTD）的脉冲辐射特性优化策略。 此外，电磁兼容性（EMC）是所有电子系统可靠性的生命线。本书提供了一套系统的电磁干扰（EMI）分析流程。这包括：从电路板（PCB）的平面设计中识别潜在的辐射源（如开关电源的噪声耦合），到电磁屏蔽材料的选择与有效性评估。我们深入探讨了模态分析在串扰（Crosstalk）预防中的应用，特别是高速数字信号在多层板上传输时的串扰耦合系数的精确计算。 第三部分：微波电路的非线性与热效应 随着功率放大器（PA）和混频器向更高频率和更高集成度发展，电磁效应与电路性能之间的耦合日益显著。本书将电磁理论应用于射频/微波电路设计。 我们详细分析了传输线理论在微波集成电路（MIC）中的应用，包括集总元件在超越其适用频率时的寄生效应分析。对于高功率器件，电磁热耦合是一个不容忽视的问题。本书引入了热-电磁场耦合模型，用以预测半导体器件在连续高功率工作模式下的温度分布，这直接关系到器件的寿命和可靠性。我们探讨了如何通过优化电磁结构（如散热腔体的设计）来有效管理热点区域。 第四部分：计算电磁学的工具与方法论 掌握先进的计算方法是解决复杂工程问题的关键。本书对当前主流的计算电磁学（CEM）算法进行了详尽的比较与论述。 除了前述的FDTD方法外，我们还深入讲解了矩量法（MoM）在平面结构和散射体分析中的优势与局限性，以及有限元法（FEM）在处理复杂几何形状和非均匀介质时，特别是进行模式分析时的强大能力。本书不仅介绍了这些方法的数学原理，更侧重于其实际应用中的网格划分策略、收敛性判据以及如何避免数值伪影（如“刺穿”效应或“孔径”效应）的工程实践经验。 总结 《波动的世界：现代电磁场理论与先进微波技术》是一本面向高年级本科生、研究生以及从事射频、微波、雷达、通信系统、电磁兼容性设计的高级工程师的专业参考书。它要求读者具备扎实的微积分和基础电磁学知识，并通过严谨的理论推导和丰富的工程实例，带领读者穿越麦克斯韦方程组的抽象藩篱，直抵现代电磁工程应用的最前沿。全书旨在培养读者对电磁现象的直觉洞察力和解决复杂系统级问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名是《太赫兹辐射物理及应用》，我作为一名读者，读完之后，脑海中留下了深刻的印象，但我的思考并没有完全局限于书中所描绘的物理理论和技术细节。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇通往未知领域的大门，让我开始联想到更广阔的科学探索前景。例如，书中关于太赫兹波在成像技术上的应用，让我不禁想象，未来这种技术是否能超越我们现有的X射线成像，在医疗诊断、安检甚至考古研究中扮演更重要的角色。如果太赫兹波能够穿透非金属材料，那是不是意味着我们可以更方便地检测隐藏在衣物下的违禁品，或者无损地分析古代文物内部结构？这种设想让我对科学的进步充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的标题来看，《太赫兹辐射物理及应用》，我原本以为它会是一本侧重于纯粹理论推导和公式讲解的著作。然而，在阅读过程中，我发现它在实际应用案例的阐述上也非常到位。这让我开始思考，科学研究的最终目的究竟是什么？是纯粹对自然规律的好奇心驱动，还是为了解决人类社会面临的实际问题？太赫兹技术的发展，似乎完美地融合了这两者。它不仅揭示了太赫兹波独特的物理性质，更将其转化为解决现实困境的工具。这本书让我感受到了科学的生命力，它不是束之高阁的象牙塔理论，而是能够切实改变我们生活、工作方式的强大力量。

评分☆☆☆☆☆

《太赫兹辐射物理及应用》这本书，让我对“应用”二字有了更深的理解。我一直以为，某个领域的“应用”只是将理论知识简单地套用到实际场景中。但这本书通过详实的案例，展现了从基础物理原理到最终产品落地的复杂过程，需要跨学科的知识融合和大量的工程实践。比如，在通信领域的应用，不仅仅是关于波的传播特性，还需要考虑器件的制造、信号的处理、甚至网络的构建。这让我意识到，一项前沿技术的成熟，背后凝聚着多少科研人员的心血和智慧。它不仅仅是一本关于太赫兹的书，更是关于科学如何一步步走向现实的生动教材。

评分☆☆☆☆☆

我读《太赫兹辐射物理及应用》这本书，最大的感受是它提供了一种全新的视角来审视我们周围的世界。太赫兹波作为一种介于微波和红外光之间的电磁波，其独特的性质使其在许多传统领域难以企及的地方拥有巨大的潜力。这本书就像一位向导，带领我探索这个“沉默的角落”。我开始思考，我们日常生活中是否还有许多尚未被发现或充分利用的“未知领域”，它们可能隐藏着解决现有技术难题的关键。这种对未知的好奇心，以及对科学探索永无止境的敬畏之情，正是这本书所激发的。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅《太赫兹辐射物理及应用》的过程中，我时常会跳出书本的框架，去构思一些与书中内容相关的、但又略有不同方向的设想。例如，书中提到的太赫兹成像技术，让我联想到其在生物传感领域的可能性。如果太赫兹波能够探测到不同生物分子在特定频率下的吸收特性，那么它是否有可能用于早期疾病的筛查，甚至用于检测生物武器？这种将单一技术延展到更广泛应用场景的联想，是我从阅读中获得的重要启发。这本书不仅仅是知识的传递，更是激发思考、拓展想象力的催化剂。

评分☆☆☆☆☆

做论文需要学习，好好阅读哟。。

评分☆☆☆☆☆

书的质量很高，还需要慢慢阅读

评分☆☆☆☆☆

讲物理更多一些，应用部分比较少

评分☆☆☆☆☆

好。

评分☆☆☆☆☆

很好的东西，便宜实惠，下次还买

评分☆☆☆☆☆

很好的东西，便宜实惠，下次还买

评分☆☆☆☆☆

质量很好，正需要

评分☆☆☆☆☆

收到，华中出版社这一系列的书籍还是不错的，无论是翻译还是印刷

评分☆☆☆☆☆

质量很好，正需要