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摘要:在过去的几十年里,太赫兹技术取得了长足的进步,这从当前太赫兹源和探测器的性能以及多种太赫兹应用的出现可以看出。然而,在量子技术领域,太赫兹光谱域仍处于起步阶段,不像近年来蓬勃发展的邻近光谱域。值得注意的是,在微波领域,超导量子比特目前是量子计算机的核心,而量子加密协议已通过卫星链路在可见光和电信领域成功演示。太赫兹领域在这些令人瞩目的进步中落后了。今天,太赫兹领域的当前差距显然与量子技术有关。尽管如此,在太赫兹频率下工作的量子技术的出现可能会产生重大影响。事实上,由于太赫兹辐射对大气扰动的敏感性较低,因此对于具有终极安全性的无线通信具有重大前景。此外,它还有可能提高固态量子比特的工作温度,从而有效解决现有的可扩展性问题。此外,太赫兹辐射可以操纵分子的量子态,这被认为是进行长距离相互作用的量子计算和模拟的新平台。最后,它穿透通常不透明材料的能力或其对瑞利散射的抵抗力对于量子传感来说是非常有吸引力的特性。从这个角度来看,我们将讨论潜在的
THz波段。具体而言,理想的阻抗匹配情况预测吸收效率的上限为50%,其中吸收体的方块电阻是自由空间阻抗的一半(Zo/2)[2]。此外,实现整个THz波段有效带宽覆盖的一个基本标准是自由电子的弛豫时间小于15fs。尽管如此,有证据表明,基于金属、石墨烯和拓扑绝缘体开发的吸收体通常仅在较窄的THz波段范围内实现高吸收,而不是在整个所需带宽内。因此,当前的研究人员在经典直流阻抗匹配模型的指导下,集中精力筛选广泛的候选材料,以解决THz波段有效吸收较窄这一长期存在的问题。
摘要 :在过去的几十年里,太赫兹技术取得了长足的进步,这从当前太赫兹源和探测器的性能以及多种太赫兹应用的出现可以看出。然而,在量子技术领域,太赫兹光谱域仍处于起步阶段,不像近年来蓬勃发展的邻近光谱域。值得注意的是,在微波领域,超导量子比特目前是量子计算机的核心,而量子加密协议已经通过卫星链路在可见光和电信领域成功演示。太赫兹领域在这些令人瞩目的进步中落后了。今天,太赫兹领域的当前差距显然与量子技术有关。尽管如此,在太赫兹频率下工作的量子技术的出现可能会产生重大影响。事实上,由于太赫兹辐射对大气扰动的敏感性低,因此它对具有终极安全性的无线通信具有重大前景。此外,它还有可能提高固态量子比特的工作温度,从而有效解决现有的可扩展性问题。此外,太赫兹辐射可以操纵分子的量子态,这被认为是进行长距离相互作用的量子计算和模拟的新平台。最后,它能够穿透通常不透明的材料,或者具有抗瑞利散射的能力,这些都是量子传感非常有吸引力的特性。从这个角度来看,我们将讨论潜在的
摘要 :在过去的几十年里,太赫兹技术取得了长足的进步,这从当前太赫兹源和探测器的性能以及多种太赫兹应用的出现可以看出。然而,在量子技术领域,太赫兹光谱域仍处于起步阶段,不像近年来蓬勃发展的邻近光谱域。值得注意的是,在微波领域,超导量子比特目前是量子计算机的核心,而量子加密协议已经通过卫星链路在可见光和电信领域成功演示。太赫兹领域在这些令人瞩目的进步中落后了。今天,太赫兹领域的当前差距显然与量子技术有关。尽管如此,在太赫兹频率下工作的量子技术的出现可能会产生重大影响。事实上,由于太赫兹辐射对大气扰动的敏感性低,因此它对具有终极安全性的无线通信具有重大前景。此外,它还有可能提高固态量子比特的工作温度,从而有效解决现有的可扩展性问题。此外,太赫兹辐射可以操纵分子的量子态,这被认为是进行长距离相互作用的量子计算和模拟的新平台。最后,它能够穿透通常不透明的材料,或者具有抗瑞利散射的能力,这些都是量子传感非常有吸引力的特性。从这个角度来看,我们将讨论潜在的
太赫兹技术在数据通信、雷达探测、高分辨率成像等领域展现出巨大的发展潜力,但这些应用也面临着大气吸收和自由空间路径损耗导致的传输距离短的问题[1-3]。解决该问题的主要方法是增加天线增益来补偿这些损耗,但大多数高增益天线不易操控,传播角度固定,降低了系统的实用性。作为解决方案之一,太赫兹波前整形技术可以灵活地操控光束方向和波前特性,满足太赫兹系统的应用需求,例如在点对点通信系统中可以改善太赫兹光束方向性,以增加传播距离;在目标雷达系统中可以切换多光束波前特性,实现多区域检测[4,5]。在太赫兹高分辨率成像中,波前模式掩模可以切换,为系统提供更多的感知信息[6-8]。为了实现这些目标,太赫兹波前整形需要由多个通道合成,携带适当可变的相位信号。
I a = 实际净交换量,单位为兆瓦(出口为正值) I s = 计划净交换量,单位为兆瓦(出口为正值) B f = 频率偏差系数,单位为兆瓦/0.1 赫兹(负值) F a = 实际系统频率,单位为赫兹 F s = 计划系统频率,单位为赫兹 偏移 = 计量和测量误差补偿条款 (3)频率偏差系数(B f )通常应基于中位频率
无线电波的频率是一秒钟内发生的完整周期数。周期越长,波长越长,频率越低。周期越短,波长越短,频率越高。频率以赫兹 (Hz) 为单位进行测量和表示。每秒一个周期表示为 1 赫兹。由于无线电波的频率非常高,因此通常以千赫兹 (千赫 [KHz]) 或百万赫兹 (兆赫 [MHz]) 为单位进行测量和表示。1 KHz 等于每秒 1,000 个周期,1 MHz 等于每秒一百万个周期。有时频率以十亿赫兹 (千兆赫 [GHz]) 表示。1 GHz 等于每秒十亿个周期。
频率选择表面 (FSS) 由周期性排列的一维或二维金属结构组成,由于其频率谐振特性而备受关注。FSS 可以根据其尺寸、形状、厚度和其他参数在特定频率范围内选择性地反射 (带阻) 或透射 (带通) 入射电磁波,这是 FSS 的识别特征。[1] 金属和介电材料结构被广泛用于设计太赫兹 FSS 或滤波器,因为它们具有高机械强度,有助于产生功能化设计。金属 FSS 可以通过反射或吸收电磁干扰来屏蔽,但是,制造所需结构的成本很高,并且正在被碳基材料取代,以获得高频电磁特性,具有合适的成本、重量轻、无腐蚀等特点。[2] 通常,碳基材料以 sp、sp 2 和 sp 3 键合,形成相互连接的碳-碳键的长链,从而产生不同的物理和电性能。 [3] 因此,这类材料可归类为半金属或非电介质材料(如石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纳米纤维)[4,5],因此通过在磁场和电场中应用飞秒激光脉冲产生 THz 脉冲,其纳米复合材料可表现出 THz 光跃迁、光电特性和介电特性。[6–11] 由于存在非局域 π 键电子,这些碳基材料表现出优异的 EMI 屏蔽性能。自由移动的电子与电磁波相互作用,导致反射,在共振频率下具有最大回波损耗值。[12] 过多的电磁能量会损坏周围的电路并引起不必要的噪声脉冲。Liang 等人。报道了竹状短碳纤维@Fe3O4@酚醛树脂和蜂窝状短碳纤维@Fe3O4@FeO复合材料作为高性能电磁波吸收材料,在4-18 GHz范围内成功实现了反射损耗-10 dB。[13]然而,在文献中对碳基材料在THz范围内的表征仍然没有很好的解释,关于碳基材料FSS特性的报道很少。最近,一种利用3D打印制造的碳基FSS吸收器