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改變世界的十大技術之一 ——飛秒激光太赫茲時域頻譜儀

發表時間:2019-06-06 11:23
文章附圖

2004年,太赫茲技術被美國列為“改變未來世界的十大技術”之一;2005年,我國香山科學會議探討太赫茲技術的新發展。從此,太赫茲技術成為各方關注的焦點之一。太赫茲波存在于自然界中,其光子能量低,不會對物質產生電離作用,其具有穿透特性和指紋光譜特性,太赫茲波在安檢、超材料、生物醫學、半導體、食品藥品等方面得到廣泛應用。

太赫茲具有極強的穿透性ZIMAOLASER


對紙、塑料、半導體、脂肪、水泥等具有良好的穿透性,可以應用制作穿墻雷達和安檢設備。美國國防局已研制出了太赫茲成像雷達。



太赫茲具有極高的傳輸速率ZIMAOLASER



太赫茲波可以獲得10GB/s的無線傳輸速度,應用于網絡傳播,一分鐘可以下載上百部大片。歐洲已經在2006年成功研制出了通信距離為1.5km的太赫茲無線通信演示系統。



太赫茲具有神奇的探測功能ZIMAOLASER



可以用于抗震救災中遇難者的搜救,也可以100%鎖定藏在包包、信封中的炸彈、毒品、炭疽菌等。英國已經研究出太赫茲違禁品探測系統。



太赫茲深入細胞內部產生共振效應ZIMAOLASER



太赫茲波的振動頻率與人體正常細胞的振動頻率一致,因此當太赫茲波照射在人體時,它會深入細胞內部產生共振效應,從而激活正常細胞,修復受損細胞,凋亡變異細胞。



此外,隨著超快激光技術可以產生可靠、穩定的激光光源,太赫茲波與激光的結合也迅猛發展起來。

    它在工業成像和化學檢測領域顯現出了廣泛的應用前景。但是,這些可行的應用絕大部分都需要一個體型小巧且供能效率極高的太赫茲激光源,而傳統的供能方法十分笨重,且消耗大量能量。

    THz-TDS01是由青島自貿激光科技有限公司前身武漢虹拓新技術有限責任公司與華中科技大學武漢光電國家研究中心聯合研制的一款基于傅立葉變換的國產化飛秒激光太赫茲時域頻譜儀,屬于湖北省重大科技創新計劃成果,該太赫茲時域頻譜儀采用青島自貿激光科技前身武漢虹拓自主研發的飛秒光纖激光器驅動光電導天線,進行太赫茲波的產生和探測,其頻譜范圍可達3THz,單次采集的峰值動態度范圍大于70dB,掃描范圍大于500ps,頻譜分辨率優于2GHz,能對物質光譜特性、組成結構、分子振動轉動特性進行有效的分析和深入的研究,可廣泛地應用于生物醫學、化學合成、材料加工、食品安全、藥品檢測等領域。.

系統特點:

1. 全保偏飛秒光纖激光器集成技術

2. 頻譜范圍>3THz

3. 峰值動態范圍>70dB。

4. 掃描范圍>500 ps

5. 頻譜分辨率<2GHz

6. 光纖耦合太赫茲光路外置

7. 儀器尺寸60×35×20 cm3

        


左圖:自貿激光自主生產的飛秒光纖激光器;右圖:飛秒激光太赫茲時域頻譜儀


應用場景

1. 時間分辨太赫茲光譜

2. 寬帶太赫茲光譜

3. 太赫茲成像

4. 化學指紋圖譜

5. 遠距離探測

6. 材料特性表征

7. 缺陷檢測

8. 物質識別

9. 無損檢測

THz-TDS01飛秒激光太赫茲時域頻譜儀可測量頻譜范圍0.1-3THz的樣品,并配置有透射和反射光路結構模式,單次采集的峰值動態度范圍大于70dB,掃描范圍大于500ps,頻譜分辨率優于2GHz,下圖為THz-TDS01實測的太赫茲時域波形和相應的頻譜形狀。

采用THz-TDS01實測的太赫茲時域波形(左圖)和對應的頻譜形狀(右圖)

THz-TDS01飛秒激光太赫茲時域頻譜儀以其國產化、小型化和便攜式等特性從而擁有巨大的市場前景,可廣泛地用于現場緝毒的快速評估、食品/食用油的質量抽查、結石成份的分析、材料結構缺陷檢測等,能大力推動太赫茲技術的快速發展,并深化太赫茲技術在生物醫學、化學合成、材料加工、食品安全、藥品檢測等相關產業中的應用。


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