太赫兹辐射物理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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马泰奥·佩伦佐尼，道格拉斯 著

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• 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

店铺： 黄金屋图书专营店

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787568025546

商品编码：19702408475

包装：精装

出版时间：2017-07-01

基本信息

书名：太赫兹辐射物理及应用

定价：98.00元

作者：马泰奥·佩伦佐尼,道格拉斯

出版社：华中科技大学出版社

出版日期：2017-07-01

ISBN：9787568025546

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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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。

内容提要

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本书涵盖了太赫兹辐射和应用的进展。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。

目录

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作者介绍

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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。他是多家部门咨询委员会的顾问，如内政部、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。

文摘

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序言

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太赫兹辐射物理及应用 书籍简介 本书全面深入地探讨了太赫兹（Terahertz, THz）波段的物理基础、产生与探测技术，以及其在多个关键领域的广泛应用。全书内容详实，结构严谨，旨在为相关领域的科研人员、工程师、高年级本科生及研究生提供一本系统性的参考读物。 第一部分：太赫兹波的物理基础 本部分首先从电磁波谱的视角出发，界定了太赫兹波段的物理位置——介于红外光与微波之间（通常定义为0.1 THz到10 THz）。详细阐述了太赫兹波的独特物理特性，这些特性决定了其在成像和光谱分析中的巨大潜力。 1.1 电磁波谱中的定位与基本性质 波长与频率关系： 分析了太赫兹波的波长范围（约30微米到3毫米），以及其在穿透性、散射性和光谱分辨率之间的权衡。 光子能量分析： 讨论了太赫兹光子能量的量级，这解释了它为什么对大多数非极性、无机材料具有良好的穿透性，但又能够与分子振动和转动能级发生相互作用。 物质相互作用： 深入探讨了太赫兹波与物质的相互作用机制，包括吸收、透射、反射和散射。重点分析了水、有机物、半导体和金属材料对太赫兹波的响应差异，为后续的探测和应用奠定了理论基础。特别是对材料的介电常数、电导率与频率的依赖关系进行了详细的数学建模和物理分析。 1.2 太赫兹波的产生机制 本章系统梳理了当前主流的太赫兹波产生技术，从基于电子学的方法到基于光学的先进技术。 电子学方法： 详细介绍了高频电子器件，如雪崩晶体管（APD）和步进恢复二极管（SRD）在产生脉冲或连续波太赫兹源方面的原理、局限性及优化策略。 光学方法： 这是当前研究的热点。重点阐述了光电导天线（Photoconductive Antennas, PCA）的工作原理，包括不同半导体材料（如GaAs、InP）的载流子动力学及其对产生效率的影响。同时，详述了非线性光学过程，特别是光整流（Optical Rectification）和太赫兹参量振荡（THz Parametric Generation）的理论模型，包括其在产生高能量、窄线宽太赫兹源方面的优势。 新型与前沿源： 简要介绍了等离子体激发、自由电子激光（FEL）以及利用量子级联激光器（QCLs）产生太赫兹波的最新进展，侧重于其可调谐性和输出功率的提升。 1.3 太赫兹波的探测技术 高效、高灵敏度的探测器是太赫兹技术发展的核心瓶颈之一。本章详细介绍了不同类型的太赫兹探测器。 热学探测器： 阐述了热释电红外探测器（Pyroelectric Detectors）和Bolometers（如低温半导体Bolometers）的工作原理、响应速度与噪声等效功率（NEP）的指标分析。 高速光电探测器： 重点讨论了光电导天线（PCA）作为接收器的原理，以及更高速的孪生雪崩光电二极管（TDPs）在瞬态太赫兹测量中的应用。 非线性光学探测： 深入分析了基于二次谐波产生（SHG）或电光效应（Electro-Optic Sampling, EOS）的探测方法。特别是对基于电光晶体（如ZnTe）的探测技术，着重分析了其带宽限制和空间分辨潜力。 成像与光谱分析所需的耦合技术： 讨论了如何将这些探测器与傅里叶变换光谱仪（FTS）或其他扫描系统集成，以实现高分辨率的光谱测量。 第二部分：太赫兹技术的应用前沿 本部分将理论基础应用于实际工程和科学研究，展示了太赫兹波在多个关键领域带来的革命性潜力。 2.1 太赫兹时域光谱学（THz-TDS） THz-TDS作为一种强大的无损、非接触式分析技术，是太赫兹应用的核心。 原理与数据处理： 详细解释了太赫兹脉冲的产生、传输和接收过程，以及如何通过时间域信号反演出材料的复介电函数（包括吸收系数和色散关系）。 化学指纹识别： 阐述了太赫兹波与分子转动能级的特征吸收峰，解释了如何利用这些“指纹”来鉴定或量化特定化合物，例如药物活性成分（API）的晶型分析、爆炸物或毒品的快速识别。 动力学研究： 探讨了利用超快太赫兹脉冲研究材料中载流子弛豫时间、激发态寿命等飞秒/皮秒级快速动态过程的方法。 2.2 太赫兹成像与无损检测 太赫兹波的穿透性使其成为理想的成像工具，尤其适用于检测隐藏的内部结构。 成像系统设计： 比较了扫描式成像、聚焦阵列成像和基于相控阵的实时成像系统的优缺点。重点分析了图像质量（分辨率、信噪比）受限于太赫兹源的功率和探测器的噪声水平。 安全与安检： 深入探讨了太赫兹成像在机场安检（隐蔽物检测，如武器、爆炸物）中的应用，分析了其对人体衣物和非金属材料的穿透能力，并讨论了隐私保护和实时处理速度的挑战。 工业无损检测（NDT）： 介绍了太赫兹在复合材料、涂层厚度测量、半导体晶圆缺陷检测、以及包装完整性检查方面的具体案例和技术指标要求。 2.3 通信与高速数据传输 太赫兹频段（特别是0.1 THz到数THz）被视为下一代（6G及以后）无线通信的潜在频谱。 信道特性分析： 分析了太赫兹波在自由空间、大气中（包括水蒸气吸收峰）的传播损耗模型。讨论了路径损耗、散射和材料衰减对系统设计的影响。 关键技术挑战： 重点讨论了实现太赫兹通信所面临的核心障碍，包括：高增益、窄波束的太赫兹天线设计（如超材料天线），以及集成化、高线性度的太赫兹收发芯片组的开发。 超宽带传输： 阐述了太赫兹波支持的极高数据速率（Tbps级别）的潜力，并探讨了可见光通信（VLC）和太赫兹通信的融合方案。 2.4 生物医学应用 太赫兹波与生物组织（特别是水分子含量较高的软组织）的强相互作用，为其在医疗诊断中开辟了道路。 组织成像与诊断： 分析了太赫兹波在区分健康组织与病变组织（如肿瘤）方面的潜力，主要是通过检测组织含水量和细胞密度的差异。讨论了皮肤癌、乳腺癌早期筛查的实验进展。 光谱诊断： 探讨了太赫兹光谱学在分析生物大分子（蛋白质、核酸）在溶液或固态下的特征吸收，用于药物质量控制和疾病标志物的检测。 非接触式生物传感： 介绍了利用太赫兹波进行体外（In-vitro）或近距离（Near-field）生物传感的原理和初步应用，例如检测血液或尿液中的生化指标。 总结与展望 本书最后部分对太赫兹技术的发展现状进行了总结，指出了当前在光源功率、探测器灵敏度、集成化和系统成本方面存在的关键瓶颈。展望了太赫兹技术未来在太赫兹芯片（THz IC）、太赫兹量子技术、以及与其他前沿技术（如人工智能、机器学习）结合应用的发展方向。本书力求全面、深入且具有前瞻性，为读者提供一个扎实的太赫兹科学与工程的知识框架。

评分☆☆☆☆☆

评价四： 最近在研读一本关于认知神经科学中视觉皮层处理机制的教科书。这本书的编排结构极具匠心，它从最基础的视网膜信号接收开始，逐步深入到初级视觉皮层（V1）的感受野特性，再到颞叶和顶叶通路对“What”和“Where”信息的分别处理。书中对经典实验的介绍极为精彩，比如Hubel和Wiesel关于边缘检测神经元的研究，作者不仅重述了实验结果，更深入剖析了实验设计背后的哲学思考——即如何用电生理方法来探究大脑的计算原理。我对其中关于多感觉整合的部分印象尤其深刻，它详细阐述了听觉和触觉信息如何被整合到视觉场景中，形成统一的外部世界模型，这部分结合了最新的fMRI和TMS数据，内容前沿且具有启发性。这本书的语言流畅，学术性与科普性拿捏得恰到好处，即便是非专业背景的读者也能领略到大脑处理复杂信息的高效与精妙。

评分☆☆☆☆☆

评价一： 最近翻阅了一本关于量子场论基础的书籍，作者从最基本的概念讲起，比如量子化、费米子和玻色子的区别，再到更深层次的洛伦兹协变性和规范场理论的建立。这本书的特点在于它不像很多教材那样堆砌公式，而是非常注重物理图像的构建。作者在解释微扰论的原理时，会结合实际的例子，比如电子在电磁场中的散射，这样读者就能很直观地理解为什么我们需要引入相互作用项。而且，书中对于路径积分表述的介绍也相当到位，尽管这是一个比较抽象的概念，但作者通过一系列巧妙的比喻，将复杂的数学推导变得易于理解。我特别欣赏它在处理费曼图时所采用的清晰逻辑，从顶点的定义到传播子的选择，每一步都讲解得非常透彻。总的来说，这是一本非常适合初学者入门，同时也能让有一定基础的读者温故知新的好书，它确实为理解现代物理学的核心奠定了一个坚实的数学和物理基础。

评分☆☆☆☆☆

评价五： 我手头这本关于全球气候模型预测与不确定性分析的专著，简直是数据科学在环境科学应用中的典范。作者并没有停留在展示气候变化趋势的图表上，而是将重点放在了模型的构建原理和参数校准上。书中详尽地介绍了耦合海洋、大气、陆面过程的复杂微分方程组是如何离散化并进行数值求解的，特别是对边界条件的选择和初始扰动的敏感性分析部分，非常具有指导意义。我花了好大力气才理解了卡尔曼滤波在数据同化环节中如何有效地融合历史观测数据和模型预测结果，以减小长期预测误差。这本书的风格非常务实，充满了对模型局限性的坦诚讨论，比如云反馈机制的不确定性对未来升温幅度的影响范围。对于任何希望深入理解气候预测背后的数学和计算挑战的研究人员来说，这本书提供了无与伦比的深度和广度。

评分☆☆☆☆☆

评价二： 我刚看完一本关于高分子化学合成与表征的专著，这本书的实用性简直令人惊叹。它几乎涵盖了从单体合成到聚合物结构分析的全过程。书中对不同聚合反应机理的描述非常细致，比如活性自由基聚合和开环易位聚合，不仅有理论推导，更有大量的实验操作细节，包括如何控制反应温度、如何选择引发剂和终止剂，甚至对后处理步骤中的纯化方法都有详细的讲解。最让我受益的是关于聚合物微观结构表征的那一章，核磁共振（NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）的应用案例非常丰富，通过不同的谱图实例，我学会了如何准确判断聚合物的分子量分布和拓扑结构。对于实验室研究人员来说，这本书简直是案头的必备工具书，里面的图表清晰、数据详实，读完后感觉自己的实验设计和数据解读能力都有了质的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

评价三： 手边这本关于古代文明社会结构变迁的学术著作，真是让人深思。它完全摒弃了传统的英雄史观，而是聚焦于农业技术进步如何驱动社会阶层固化和资源分配模式的改变。作者通过对新石器时代到青铜时代不同遗址出土陶器、工具和墓葬规模的对比分析，构建了一个非常细致的社会复杂性演化模型。这本书的论证逻辑非常严谨，它巧妙地将考古学证据与人类学理论相结合，尤其是在探讨早期水利系统对政治权力集中的影响时，引用了多地区案例进行跨文化比较，避免了单一文明的局限性。阅读过程中，我反复被作者对细节的关注所折服，比如对特定谷物种植周期对季节性劳动力调配的影响分析，这些看似微小的因素，最终却决定了一个文明的兴衰轨迹。它强迫读者从宏观的政治叙事中抽离出来，去关注那些支撑起整个社会运转的物质基础和技术细节。