【正文】 的傳播始終遵從馬克斯韋方程組。 電磁波是存在于空間中的交變電磁場，它是如何產(chǎn)生的呢？可以肯定地說，是由隨時間變化的電荷、電流產(chǎn)生的，像電偶極子，電火花都能產(chǎn)生電磁輻射。人眼可接收到的電磁輻射，波長大約在380至780納米之間，稱為可見光。電磁波（又稱電磁輻射）是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直于電場與磁場構(gòu)成的平面，有效的傳遞能量和動量。因而與它相互作用的波的幅度和相位也隨時間和空間而隨機變化。但就其在傳播過程中的作用可以分為三種類型：①連續(xù)的（均勻的或不均勻的）傳播媒質(zhì)，如對流層和電離層等；②媒質(zhì)間的交界面(粗糙的或光滑的)，如海面和地面等；③離散的散射體如雨滴、雪、飛機、導(dǎo)彈等，它可以是單個的，也可以是成群的。這些媒質(zhì)多數(shù)是自然界存在的，但也有許多人工產(chǎn)生的媒質(zhì)，如火箭噴焰等離子體和飛行器再入大氣層時產(chǎn)生的等離子體等，也是電波傳播的研究對象。它主要研究幾赫（有時遠(yuǎn)小于1赫）到3000吉赫的無線電波，同時也研究3000吉赫到384太赫的紅外線,384太赫到770太赫的光波的傳播問題。電磁波頻譜的范圍極其寬廣，是一種巨大的資源。根據(jù)電波傳播原理，用無線電波來進行探測，是研究電離層、磁層等的有效手段。電波受媒質(zhì)和媒質(zhì)交界面的作用，產(chǎn)生反射、散射、折射、繞射和吸收等現(xiàn)象，使電波的特性參量如幅度、相位、極化、傳播方向等發(fā)生變化。這些都是俄羅斯、歐洲和美國之間進行的國際合作項目[15]。另外正在進行的兩個項目SOFIA和TELIS兩個空基望遠(yuǎn)鏡，分別以飛機和探空氣球作為平臺，～，后者工作在1．4THz～、 三個波段。2002年，Bourdin等人對通過星際輻射的分解來觀察星系的遠(yuǎn)紅外到微波輻射。如德國馬隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展，天文學(xué)家和天體物理學(xué)家對太赫茲波段天文觀測的興趣日益增加。 天文學(xué)是太赫茲技術(shù)的另一個非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域。利用太赫茲波直接檢測基因物質(zhì)的結(jié)合情況，可以實現(xiàn)無標(biāo)記、高效率的基因探測技術(shù)和基因芯片檢測手段，從而避免在基因檢測中因使用熒光標(biāo)記DNA鏈帶來的復(fù)雜性，提高檢測效率。2000年，Markclz等人首次利用脈沖太赫茲波研究了DNA、牛血清和膠原質(zhì)三種生物分子的太赫茲光譜吸收，并且取得了與比爾一蘭波特定律一致的結(jié)論。太赫茲系統(tǒng)還有可能在外科手術(shù)中用于實時檢查癌組織切除狀況，使患者避免復(fù)發(fā)或切除健康組織的危險；太赫茲還可以得到比超聲波更清晰的軟組織成像，以方便醫(yī)生研究傷口愈合、腫瘤生長等情況。太赫茲系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用空間。對于太赫茲遙感技術(shù)來說，單光子探測器是比較合適的探測技術(shù)，但是目前這種探測器還需要低溫技術(shù)。但是由于水分和生物目標(biāo)引起的衰減，太赫茲波的遠(yuǎn)距離遙感需要高靈敏度的探測器。 太赫茲波的大氣傳輸特性如圖l所示，在870μm、735μm、620μm、450μm、350μm圖l太赫茲波的海平面大氣傳輸特性附近存在著相對透明的窗口。美國RPI學(xué)院進行的太赫茲波探測地雷試驗，在10m的范圍達(dá)到了2mm的精度[13]。近場成像技術(shù)的分辨率僅與光學(xué)系統(tǒng)的孔徑有關(guān)，這不僅提高了太赫茲波成像系統(tǒng)的分辨率，也擴大了太赫茲系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。對于太赫茲成像技術(shù)的分辨率，由于瑞利極限將系統(tǒng)的遠(yuǎn)場分辨率限定在太赫茲波波長，要提高空間分辨率就只有采用近場成像的方法。對細(xì)胞水平的生物組織進行成像，豐要是測量不同組織及其含水量對太赫茲波的吸收引起能量的變化，例如皮癌[9]及其它組織表層病變的早期診斷等。 太赫茲波成像技術(shù)可以利用相位信息進行成像，許多干電介物質(zhì)對太赫茲波段基本是透明的，但是折射率不同會引起太赫茲波相位的變化，從而實現(xiàn)對不同材料的鑒別。 太赫茲波成像技術(shù)(Tray Imaging)相對于可見光和X射線有非常強的互補特征，其穿透能力介于兩者之間，又不會對人體或生物組織造成傷害。例如，很多干燥的非極性非金屬材料在太赫茲波段的穿透性很強；太赫茲波的能量很低(lTHz約4emV)，對有機組織無傷害；太赫茲脈沖的寬度一般在亞皮秒級，信噪比高，適合瞬態(tài)研究；采用太赫茲TDS技術(shù)[4,5]可以直接測量太赫茲波電磁場的相位和振幅。雖然太赫茲波的產(chǎn)生和探測技術(shù)只在近幾年才取得一定的成果，而且目前還沒有適當(dāng)功率的小型化商品出現(xiàn)，但太赫茲技術(shù)的應(yīng)用早已得到同步開展?？梢姽?、X射線、電子束、中紅外、近紅外和超聲波是在醫(yī)學(xué)診斷、材料分析以及工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的主要成像信號源，與以上的光源相比，太赫茲電磁波對于某些電介質(zhì)材料有很強的穿透效果，除了可測量由材料吸收而反映的空間密度分布外，還可以通過相位測量得到折射率的空間分布，從而獲得與材料相關(guān)的的更多信息，這是太赫茲時域光譜的獨特優(yōu)點，電磁波成像，相對于可見光和X射線具有非常強的互補特征，特別適合于可見光不能透過、而X射線成像的對比度又不夠的場合，此外，太赫茲電磁波的光子能量極低()，沒有X射線的電離性質(zhì)（光子能量在keV量級），不會對材料造成破壞，THz電磁波可以穿過衣服和皮膚，但是它不會像X射線一樣對人體構(gòu)成傷害，利用THz電磁波可以檢查機場通關(guān)的旅客與行李，檢查郵件中是否藏有毒品、炭疽菌粉或炸彈等違禁物品，THz脈沖成像的非破壞性和非接觸性對研究珍貴藝術(shù)作品和研究古生物化石等樣品很有價值，例如透過藝術(shù)品的表面對內(nèi)部可視化，無需接觸或破壞易損的紙張而確定書籍的內(nèi)容等。列舉了太赫茲光譜和成像技術(shù)在國家安全、生物研究、材料研究、無損檢測等方面的應(yīng)用。武漢工業(yè)學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計設(shè)計題目：太赫茲激光在成像方面的研究姓 名 姜賀 學(xué) 號 071203201 院 （系） 數(shù)理科學(xué)系 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師 糾 智 先 2011年6月11日目錄摘 要 IAbstract II1引言 12 電磁波 4 4 4 5 太赫茲波簡介 5 太赫茲波的產(chǎn)生 6 太赫茲波的探測 83 太赫茲成像 10 10 太赫茲成像的像素信息 11 124太赫茲成像技術(shù) 18 太赫茲掃描成像 18 太赫茲實時成像 20 連續(xù)波成像 23 太赫茲近場成像 24 太赫茲CT 25結(jié)論 27謝 辭 28參考文獻(xiàn) 29 摘 要太赫茲輻射介于微波和紅外之間，本文回顧了太赫茲射線成像的進展情況，與微波、X射線、核磁共振NMR(nuclear magnetic resonance)成像相比，太赫茲成像不僅能給出物體的密度信息，而且能給出頻率域的信息，以及在光頻、微波和X射線范圍內(nèi)所不能給出的材料的轉(zhuǎn)動、振動信息，太赫茲射線與其他頻段的電磁波相比，它能量低，不會造成對生物樣品的電離損傷，而且太赫茲射線很容易穿過介電材料，因而可以用于產(chǎn)品的安全監(jiān)測、納米材料的無損探傷，因此太赫茲成像技術(shù)在生物學(xué)、目的在于了解系統(tǒng)中太赫茲波的橫向分布情況，為進行太赫茲光譜和成像實驗提供依據(jù)。介紹了太赫茲成像原理及相關(guān)的時域掃描成像、實時成像、連續(xù)波成像、近場成像和層析成像技術(shù)。 關(guān)鍵詞：太赫茲成像；太赫茲波；橫模分布；狹縫法；太赫茲成像技術(shù) Abstract In this paper, we present an overview of recent progress of Tray imaging. Compared with microwave, Xray imaging and NMR (nuclear magnetic resonance), Tray imaging can give us not only the density picture but also the phase information within the frequency range. The unique rotational，vibrational and translational responses of materials(molecular ,radicals and ions) within the THz range provide information that is generally absent in optical ，Xray and NMR images. The important characteristic of Tray is that it has potential to detect the nature of low energy processes in physics, chemistry and biomedicine without the ionization. Trays can also easily penetrate and image inside most dielectric materials and nano materials，which make it a useful and plementary imaging also believe that the key” application of terahertz technology is for Tray imaging biobody. Principle in THz imaging. The transverse mode distribution of THz wave near the position of focus point was studied in this paper. It is important to know the transverse distribution of THz wave, which can be referenced as an evidence of sample positioning in THz spectroscopy and THz imaging experiments. Timedomain raster scan imaging, realtime imaging, continuousw