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第1章 绪论1

1.1 太赫兹频谱范围1

1.2 太赫兹研究的历史5

1.2.1 20世纪早期的研究7

1.2.2 1920年—1940年8

1.2.3 1940年—1950年10

1.2.4 1950年—1960年11

1.2.5 1960年—1970年13

1.2.6 1970年—1980年14

1.2.7 1980年—1990年15

1.3 更加关注太赫兹的原因17

第2章 太赫兹频段的光学理论22

2.1 高斯波束基础23

2.2 高斯波束的传输27

2.3 高斯波束的耦合32

2.4 材料对辐射的吸收和谐振效应35

2.5 物质与太赫兹波的非线性相互作用39

2.6 偏振光40

2.7 斯托克斯参量41

2.8 啁啾42

第3章 太赫兹光学器件46

3.1 引言46

3.2 反射与吸收47

3.3 用于透波窗口、滤波器和透镜的材料48

3.3.1 聚乙烯（PE）48

3.3.2 聚丙烯（PP）49

3.3.3 聚苯乙烯49

3.3.4 聚四氟乙烯（PTFE，特氟纶）50

3.3.5 聚4-甲基-1-戊烯（PMT,TPX）50

3.3.6 Tsurupica（Picarin）50

3.3.7 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET,Mylar）50

3.3.8 聚对二甲苯50

3.3.9 荧光金51

3.3.10 Zitex51

3.3.11 晶态石英51

3.3.12 蓝宝石（Sapphire）52

3.3.13 硅（Si）、锗（Ge）53

3.3.14 金刚石53

3.3.15 碱卤化物54

3.3.16 KRS-555

3.3.17 材料选择55

3.4 窗口56

3.5 滤波器57

3.5.1 黑色聚乙烯（PE）吸收滤波器58

3.5.2 碱卤化物滤波器（Yoshinaga滤波器）58

3.5.3 散射滤波器59

3.5.4 剩余射线滤波器59

3.5.5 谐振栅网滤波器60

3.5.6 厚金属平板滤波器62

3.5.7 冷滤波器63

3.6 抗反射膜层64

3.7 透镜65

3.8 反射镜66

3.9 光管68

3.10 光汇聚器及Winston锥69

3.11 起偏器和偏振态变换器71

3.12 分束器74

3.13 衰减器75

3.14 吸收器和吸收材料76

3.15 透镜-天线系统77

3.16 波导和喇叭天线81

3.17 光子带隙材料和超材料82

第4章 太赫兹波源91

4.1 引言91

4.2 热发射92

4.3 实际热辐射源94

4.3.1 碳晶灯94

4.3.2 等离子体辐射源94

4.4 气体激光器97

4.4.1 电激励气体激光器97

4.4.2 光激励气体激光器99

4.5 块状半导体激光器106

4.5.1 锗激光器107

4.5.2 光学激励硅载施主产生激射112

4.6 量子级联激光器114

4.6.1 运转原理114

4.6.2 性能117

4.7 光混频产生太赫兹辐射121

4.7.1 低温生长砷化镓122

4.7.2 肖特基二极管122

4.7.3 金属-绝缘体-金属二极管123

4.7.4 光电二极管124

4.8 谐波产生125

4.9 返波振荡器128

4.10 Smith-Purcell（史密斯-帕塞尔）源131

4.11 回旋管134

4.12 基于相对论电子的太赫兹源136

4.12.1 电子储存环产生相干同步加速辐射138

4.12.2 直线加速器产生相干同步加速辐射141

4.12.3 自由电子激光器141

4.13 参量振荡器145

第5章 探测器150

5.1 简介150

5.1.1 探测器的制冷151

5.2 探测器理论153

5.2.1 探测器参数153

5.2.2 探测器参数间的关系154

5.2.3 过量噪声来源158

5.3 热探测器159

5.3.1 高莱探测器162

5.3.2 热释探测器164

5.3.3 热电堆168

5.3.4 功率计169

5.3.5 半导体测辐射热计172

5.3.6 超导测辐射热计175

5.3.7 室温下的微型测辐射热计178

5.4 光电导探测器179

5.4.1 非本征锗探测器184

5.4.2 锑化铟探测器187

5.4.3 GaAs探测器191

5.4.4 阻止杂质带探测器192

5.5 外差检波法194

5.5.1 外差检测理论196

5.5.2 肖特基二极管混频器201

5.5.3 超导体-绝缘体-超导体混频器207

5.5.4 热电子测辐射热计混频器211

第6章 频谱研究方法217

6.1 引言217

6.2 光栅频谱仪221

6.3 傅里叶变换频谱仪225

6.3.1 色散傅里叶变换频谱仪230

6.4 偏振干涉仪（Martin-Puplett干涉仪）231

6.5 法布里珀罗（F-P）干涉仪234

6.6 时域频谱仪236

6.6.1 太赫兹脉冲产生和探测的简化模型242

6.6.2 应用246

6.7 相干波源频谱仪248

6.7.1 基于倍频源的频谱仪249

6.7.2 使用返波振荡器的频谱仪250

6.7.3 基于可调谐太赫兹边带产生的频谱学253

6.7.4 基于差频产生的频谱学255

6.8 外差频谱学257

6.8.1 系统方面258

6.8.2 后端频谱仪260

6.8.3 外差频谱仪示例262

第7章 太赫兹成像264

7.1 引言264

7.2 成像基础267

7.3 类相机成像270

7.3.1 对比度形成270

7.3.2 直接探测器成像273

7.3.3 外差成像276

7.3.4 三维外差成像277

7.4 短距成像279

7.4.1 连续波及长脉冲波源成像280

7.4.2 基于光混频器的成像280

7.4.3 量子级联激光器成像281

7.4.4 连续波源实时成像282

7.4.5 光谱成像282

7.4.6 量子级联激光器的三维成像284

7.4.7 时域光谱成像286

7.4.8 基于时域光谱仪的光谱成像286

7.4.9 基于时域光谱仪的三维成像288

7.4.10 时域光谱仪的实时成像290

7.5 近场显微290

7.5.1 基于光阑的近场扫描显微镜291

7.5.2 无光阑近场扫描光学显微镜294

缩略语299

符号303

参考文献306