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太赫兹技术与应用-专栏

太赫兹波是指频率在0.1~10THz之间的电磁波,在电磁波谱上位于微波和红外线之间,是人类目前尚未完全开发的电磁波谱“空白”区。太赫兹技术作为一门交叉学科一经提出便受到了广泛关注,被誉为为“改变未来世界十大技术”之一。其对国民经济发展起着重要的推动作用,在国家安全、反恐等方面的应用有着独特的优势,是新一代产业的基础。近年来,太赫兹技术与应用研究发展迅猛,除了传统的太赫兹辐射源、太赫兹探测、太赫兹光谱与太赫兹成像研究以外,太赫兹遥感、太赫兹雷达、太赫兹通信、太赫兹计量、太赫兹无损检测以及太赫兹技术在材料表征、环境监测、石油化工、航空航天、生物医学、军事国防、国家安全等方面的应用都得到了全面的发展。

虽然太赫兹技术在过去的20年里取得了长足的进步,但目前它仍受到太赫兹辐射源、太赫兹探测器以及太赫兹功能器件的制约。与激光技术相比,太赫兹技术所需要的关键器件还十分有限,一些基础研究和关键技术有待进一步开展和攻克。可以说太赫兹技术的应用前景非常广阔,对其深入研究和器件开发任重而道远。

为及时总结太赫兹技术研究进展、关键技术及发展态势,促进相关领域的学术交流,本刊组织了“太赫兹技术与应用”专题,由上海理工大学朱亦鸣教授和中科院苏州纳米所秦华研究员共同担任该专题主编。该专题呈现给读者6篇文章(5篇综述,1篇原创性文章),内容涵盖了太赫兹调控、太赫兹成像、太赫兹探测、太赫兹光谱、太赫兹波导、太赫兹学科交叉等热点研究领域。

客座主编 文章列表

朱亦鸣,博士,教授,博士生导师,青年长江学者。2008年底从日本东京大学毕业后,开始组建上海理工大学超快光电子与太赫兹技术实验室,进行太赫兹技术及其应用的理论和实验研究工作。朱亦鸣教授作为太赫兹团队负责人带领团队成功申请到“上海市太赫兹影像与波谱技术协同创新中心”;与“是德科技公司”共建“上海理工-安捷伦太赫兹联合实验室”;在新成立的“上海市张江国家自主创新示范区重大专项-太赫兹技术产品中试基地”中担任技术负责人。

在科研项目方面,朱亦鸣教授作为负责人承担国家及地方课题项目20余项,其中包括主持1项国家863计划,主持2项国家自然科学基金,作为子项目负责人承担国家重大基础研究项目973计划1项、国家重大科学仪器设备开发专项2项等。先后研发出了“主动式太赫兹人体安检成像系统”、“基于太赫兹技术的食用油品质检测仪”,获得中国国际工业博览会优秀展品奖,并已经出口巴基斯坦等国。在论文发表方面,以第一作者或通讯作者在LSA,APL,OE,OL等SCI杂志发表论文70余篇(其中光学领域前5%占35篇)。

2008年荣获上海市“曙光学者”称号,2009年荣获上海市“浦江人才”称号,2012年荣获教育部“新世纪人才”、“上海市五四青年奖章” 称号,主讲课程获得“上海市全英示范性教学课程”,2013年获得“宝钢优秀教师奖”,2014年入选“上海市优秀学术带头人”,2016年入选“上海市领军人才”,2016年入选“青年长江学者”。

实验室简介:

上海理工大学超快光电子与太赫兹技术实验室自2008年成立至今,获批“上海市太赫兹影像与波谱技术协同创新中心”,“上海市张江国家自主创新示范区-太赫兹技术产品中试基地建设”,与安捷伦科技有限公司共建“上海理工-安捷伦太赫兹联合实验室”。

实验室现有中国工程院院士、国家千人计划教授、长江奖励计划教授等一批国家级人才,以及教育部新世纪人才、上海市领军人才、上海市优秀学术带头人等一批中青年领军人才。实验室拥有1000级超净室、美国相干公司飞秒激光器、时域太赫兹波谱测试系统、AFM原子力显微镜、SEM扫描电子显微镜、半导体参量测试仪一台、积分球光谱测试系统、磁共溅射/离子束溅射镀膜机等设备,科研条件达到了国际一流水平。

实验室以实用化的太赫兹成像系统和成谱系统为主线,以满足生物医学和国家公共安全领域的重大需求为目标,先后研制了宽频太赫兹辐射源、多种太赫兹功能器件、一体型时域太赫兹波谱系统和主动式太赫兹扫描成像系统等关键器件、系统。在新原理,新结构,新系统、新应用方面取得了多项成果,已经申请发明专利70余项,授权40余项。近年来在SCI杂志发表论文近百篇。在“太赫兹表面等离子体”方面的相关研究成果,被上海交通大学“高校学科发展与评价研究中心”评为“国际先进特色研究方向”的第一层次(论文总量和高被引论文数均为世界第一)。2015年太赫兹团队作为上海高校典型案例,成立“上海上理太赫兹科技有限公司”。

秦华,博士,中科院“百人计划”研究员,博士生导师,“太赫兹器件与应用”研究团队负责人,中科院纳米器件与应用重点实验室常务副主任,纳米器件及相关材料研究部主任。秦华博士1994年毕业于南京大学物理系,2001年获德国慕尼黑大学物理系博士学位,2002-2007年分别在英国剑桥大学卡文迪许实验室微电子研究中心和美国威斯康星大学麦迪逊分校电子与计算机工程系从事博士后工作,先后开展了单量子点和双量子点中微波光子辅助隧穿、高灵敏度射频点接触式电荷探测器和纳机电电子场发射器件等研究。自2007年底加入中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所以来专注于二维电子气太赫兹器件的研究开发工作,包括室温高速高灵敏度太赫兹探测器、高效等离激元太赫兹光源和调制器。共发表SCI/EI论文60余篇,获美国授权发明专利4项和中国授权发明专利10项,指导完成博士学位论文6篇(其中1篇获中科院优秀博士论文,并在Springer theses出版),被评为2013年度“中国科学院优秀研究生指导教师”。

实验室简介:

作为人类尚未大规模使用的一段电磁频谱资源,太赫兹波有着极为丰富的电磁波与物质间的相互作用效应,不仅在基础研究领域,而且在安检成像、雷达、通信、天文、大气观测和生物医学等诸多技术领域有着广阔的应用前景。目前,室温微型的固态太赫兹光源和检测器技术尚未成熟,是制约太赫兹科学技术发展的主要瓶颈,众多太赫兹应用技术还处于原理演示和研究开发阶段。

中科院纳米器件与应用重点实验室“太赫兹器件与应用”研究团队瞄准固态太赫兹核心器件的前沿难点技术,不断加强器件仿真设计、制造工艺、测试分析与组件集成的研究能力,采用二维电子气等离激元与太赫兹波耦合调控的研究思路,研究开发基于半导体低维异质结结构的太赫兹光源、探测器、调制器及其应用组件,为太赫兹波安检成像、波谱探测、雷达和通信等应用提供核心器件与组件技术支撑。

近10年来,该团队建立了氮化镓高电子迁移率晶体管工艺技术,发展了太赫兹光谱光电测试分析系统、低温原子力扫描显微镜和射频单电子晶体管电荷扫描成像与示波系统等重要科研装备,研制成基于场效应混频的室温高灵敏度太赫兹探测器及其应用组件,实现了电激发二维电子气等离激元的高效太赫兹光源原型器件。目前,该团队正进一步深入研究低维等离激元及其与太赫兹波、电荷输运的相互作用和低维异质结材料的优化设计,努力攻克高效高功率太赫兹波光源和超高灵敏度太赫兹探测器的实用化关键技术。

 
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