2014年度中国工程物理研究院

1、2014年度中国工程物理研究院太赫兹科学技术基金指南中国工程物理研究院太赫兹科学技术研究中心I、明确性研究课题1、基于微纳结构的太赫兹波高速调制机理研究1）需要研究解决的主要科学技术问题结合石墨烯、钛酸铅、钛酸锶钡等材料和微纳结构的特点，建立太赫兹调制器理论模型，研究高速调制机理，分析影响其调制深度和调制速率的主要因素，并实现特定频率下具有较大调制深度和较高调制速率的太赫兹调制器。2）预期目标（1）建立和完善太赫兹调制器的理论模型。（2）针对0.1THz-0.4THz频段太赫兹波大气传输窗口，研究基于微纳结构的太赫兹调制器，工作频率范围为中心频率f0±15%，调制速率：>10M

2、b/s；调制深度：>50%。2、电子回旋受激辐射中绝对不稳定性振荡的机理研究1）需要研究解决的主要科学技术问题对电子回旋受激辐射中的绝对不稳定性振荡开展理论与仿真研究，建立针对绝对不稳定性振荡的注波互作用方程，分析绝对不稳定性振荡产生的条件与其中的注波互作用机制，并研究抑制其它寄生振荡的物理条件，探索通过绝对不稳定性振荡实现宽带可调谐太赫兹辐射的物理机制与途径。2）预期目标建立电子回旋受激辐射中绝对不稳定性振荡的注波互作用方程，分析绝对不稳定性振荡中的注波互作用过程和调谐机理，获得稳定绝对不稳定性振荡的物理要素，分析产生大功率太赫兹辐射的工作条件。通过理论计算和仿真实现频率³2

3、00GHz、带宽³6GHz、功率>1kW的太赫兹辐射输出。3、雪崩倍增GaAs光电导太赫兹辐射机理研究1）需要研究解决的主要科学技术问题实现具有雪崩倍增机制的THz光电导天线产生强THz电磁辐射，需要解决的主要问题有：（1）强电场下GaAs内光激发电荷畴从产生到猝灭的瞬态约束条件和级联过程，认识在nJ量级飞秒激光作用GaAs时，因光致碰撞电离引起的、以光激发电荷畴为表现形式的载流子雪崩倍增行为，以及载流子瞬态分布及输运的物理机制，将强电场偏置下载流子的雪崩倍增机制引入GaAs 光电导天线的线性工作模式中，形成线性雪崩光电导和相应的强THz辐射。（2）通过改进GaAs芯片材料的性

4、能来改善触发导通瞬态过程中GaAs芯片内电场的分布，得出利用光激发电荷畴的猝灭模式来控制并调节GaAs产生具有载流子雪崩倍增机制强THz辐射的研制方案。2）预期目标研究用高重频飞秒激光脉冲触发强电场偏置下GaAs光电导天线产生光激发电荷畴猝灭模式的规律，实现具有雪崩倍增机制的强THz辐射，研制出时域脉冲宽度<1.0ps、辐射THz电磁波平均功率>2mW、信噪比>20000、频带宽度0.1THz-3.0THz的具有雪崩倍增机制的GaAs 光电导天线器件。4、太赫兹逆散射成像算法研究1）需要研究解决的主要科学技术问题（1）研究太赫兹逆散射成像的机理，建立目标回波散射模型，求解逆散

5、射成像方程组，判断解的唯一性。（2）优化太赫兹收发链路的设计方案，实现太赫兹逆散射成像算法，给出分辨率、对比度等成像质量指标。2）预期目标（1）建立太赫兹目标回波散射模型；（2）实现太赫兹DT成像算法及的BP成像算法理论推导和编程实验，完成0.14THz/0.67THz成像软件1套（运行平台：Matlab），获得目标的二维成像结果；（3）设计2.5THz单频大转角激励下的成像算法，完成算法性能的理论分析。5、太赫兹层析成像理论分析及算法研究1）需要研究解决的主要科学技术问题相干层析能够从投影图像中同时提取出幅值和相位信息，具有更好的图像对比度，并提供样品的三维图像。为研究太赫兹层析成像技术，需

6、要进一步发展太赫兹波传播理论和层析投影机理；研究高精度、高保真度的太赫兹层析成像算法。在使用宽带太赫兹源的情况下，还需要研究色散效应对成像质量的影响及补偿算法。2）预期目标（1）发展层析成像理论，研究太赫兹波层析投影图像增强技术，研究从投影图像中提取出定量幅值和相位信息的成像方法，建立高精度、高保真度的太赫兹波段层析回传和插值算法。（2）建立在太赫兹波段色散对太赫兹相干层析系统分辨率影响的理论模型。通过优化算法和色散补偿等方法的研究，使太赫兹相干层析系统的分辨率<100m。II、鼓励性研究方向1、基于化合物半导体的固态太赫兹物理与器件机理研究围绕化合物半导体材料的固态太赫兹物理、器件与微

7、系统，鼓励开展GaN基、InP基等固态太赫兹源、太赫兹功率放大器、太赫兹探测器的机理与关键技术研究，鼓励开展进一步提高固态太赫兹器件工作频率、功率、效率等瓶颈问题的物理本质和新机理研究，寻找新的技术途径和解决办法。2、基于宽禁带半导体的高电压大电流固态器件与微系统机理研究鼓励研究基于宽禁带半导体材料（如GaN、SiC等）的高电压大电流器件与系统在固态化、微纳集成中存在的机理和科学问题，鼓励开展材料物理特性与材料改性方法研究，鼓励开展新原理、新结构高电压大电流微纳器件的研究，鼓励开展高电压大电流与其他器件的集成时存在的物理场匹配、集中效应、热效应等物理现象及其抑制方法的研究。3、微纳电真空技术研

8、究围绕着将微纳技术与电真空技术深入融合的目标，鼓励开展基于微纳技术而产生的新原理微纳电真空器件技术及其在THz电真空器件中应用的机理和关键技术研究，鼓励开展场致电离效应提高气体电离效率、微纳技术制备电真空部件、强电场作用下离子发射阵列制备关键技术研究和强电场离子源离子发射特性研究；鼓励开展微纳电真空器件的基础理论和关键技术研究。4、微纳尺度异构微系统的数值模拟方法研究围绕着在微纳尺度上实现各种材料微纳器件融合成为微系统的目标，鼓励开展在同一衬底上异质外延不同材料半导体薄膜的设计、数值模拟与工艺技术的研究；鼓励开展同一衬底上实现不同材料器件（特别是高压、高频、光电、数模器件），并进行微纳米尺度的

9、集成设计与数值模拟方法研究；鼓励开展无源器件与半导体器件在微纳尺度上集成的新原理、新方法研究。5、基于微纳技术的光电融合物理机理研究围绕着将光子学和电子学在微纳尺度深入融合的目标，鼓励开展新原理融合中的物理机理、新技术研究；鼓励开展Si、GaN、SiC等半导体材料在光子器件与电子器件融合设计方面的物理机理、设计方法和工艺技术研究，鼓励开展光子与电子集成中的物理问题与新技术研究，鼓励开展纳米光子晶体、石墨烯、碳纳米管等新材料、新结构在光子与电子融合领域的应用和其光电性质、光电新现象、量子效应等方面的研究，鼓励开展激光与微纳团簇相互作用的物理机理及新方法研究。6、太赫兹通信、雷达、成像中的新原理研究围绕高速通信、高分辨力雷达与成像，结合太赫兹波