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太赫兹波近场成像与光纤材料综述

太赫兹波近场成像与光纤材料综述

太赫兹波(THz)近场成像技术是近年来备受关注的成像方法,其结合了太赫兹波的独特物理特性和近场成像的高分辨率优势。太赫兹波位于电磁波谱的远红外与微波之间(0.1–10 THz),具有非电离性、高穿透性及对多种材料(如绝缘体、半导体和生物组织)的敏感性。近场成像通过克服传统远场衍射极限,实现亚波长分辨率,在材料科学、生物医学和安全检测领域具有广泛应用前景。

光纤材料作为太赫兹成像系统的关键组成部分,主要用于传输和调控太赫兹信号。传统光纤材料如石英玻璃在太赫兹频段存在高损耗,限制了其应用。因此,研究集中于低损耗材料,包括聚合物光纤(如聚乙烯和聚四氟乙烯)、多孔光纤和金属波导结构。这些材料通过优化设计,可减少太赫兹波的吸收和散射,提高成像系统的信噪比和效率。

太赫兹近场成像技术主要包括扫描近场光学显微镜(SNOM)和孔径探针方法。在光纤集成系统中,光纤探针可用于局部激发和检测太赫兹场,实现纳米级空间分辨率。例如,基于光纤的探针可结合量子级联激光器或光电导天线,产生和接收太赫兹脉冲,用于材料表征和生物样品成像。

该技术面临挑战,如信号衰减、探针制造复杂性和环境干扰。未来发展方向包括开发新型低损耗光纤材料(如拓扑绝缘体或超材料光纤)、多模态成像融合以及实时数据处理算法,以推动太赫兹近场成像在工业和质量控制中的实际应用。太赫兹波近场成像与光纤材料的结合,为高分辨率无损检测开辟了新的可能性。

更新时间:2025-11-29 22:16:47

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