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編輯推薦:
本书入选“十四五”时期国家重点出版物出版规划项目
內容簡介:
本书主要介绍了太赫兹科学技术的理论、技术、系统和应用,强调了多学科交叉、新材料应用、新技术开发和高质量的系统创新在太赫兹技术的突破中的重要性。全书分为11章,涵盖了太赫兹波的基本概念、源技术、探测器技术、无源器件、有源器件与集成芯片、超材料、微纳集成工艺、多模复合技术,以及太赫兹通信、成像、遥感和生物医学等领域的应用。
本书可作为电子信息类专业以及其他专业的本科生或者研究生教材,也可供从事太赫兹技术与应用领域的科研院所和高校相关专业的学生和科研人员参考和使用
關於作者:
司黎明,副教授,博士生导师,现任北京理工大学集成电路与电子学院副院长。从事电磁场与微波技术的教学和研究工作,涉及电磁场理论、太赫兹技术与应用、天线理论与技术和雷达仿真与目标识别领域。主讲本科生课程“电磁场理论基础”和研究生课程“太赫兹技术与应用”。荣获北京理工大学教学名师、伍捍东魏茂华微波信息优秀教师奖、迪文优秀教师奖、理工雷科教学贡献奖。主持和参与国家自然科学基金、jiaoyubu博士点基金、北京市自然科学基金、973、863、民用航天等科研项目30余项。在Laser & Photonics Reviews、Advanced Optical Materials、Optics Express、IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques、IEEE Transactions on Antennas and Propagation、《中国科学》、《物理学报》、《电子学报》等国内外学术刊物上发表SCI/EI收录学术论文150余篇,申请和授权专利20余项,受邀作大会报告8次。现为SCI期刊Electronics和International Journal of Optics编委会成员、《天线学报》编委会成员、IET Microwaves, Antennas & Propagation等多个期刊专刊客座编辑。担任国家自然科学基金通信评议人、jiaoyubu学科评议组成员、北京市科委科技专家、中国计量测试协会电子计量专业委员会委员、全国人工智能计量协同创新生态伙伴联盟理事会理事、智能超表面技术联盟理事、中国材料学会超材料分会青年理事,以及Advanced Optical Materials、Optics Express等期刊审稿专家。
內容試閱 :
太赫兹波指的是频率范围在0.1 ~10THz,波长在30 ~3 000 μm 的电磁辐射,其位于毫米波与红外光波之间,在长波段与微波重合,在短波段与红外波重合, 是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区。 太赫兹波的长波方向主要属于电子学范畴,,其短波方向则主要属于光子学范畴,从而在电子学与光子学之间形成相对落后的“空白”,被称为电磁波谱的“太赫兹空白” (THz gap)。 太赫兹波被国际上公认为具有很多独特优点的频段资源。长期以来,受限于太赫兹源和探测技术的发展,人们对该频段的认识还很有限,太赫兹波的产生、传输、控制、调制、解调、探测和应用,构成了太赫兹科学技术这门新的学科。太赫兹科学技术既是重大的基础科学问题,也是国家的重大需求,在短距离宽带无线通信、星间太赫兹组网、生物传感、医疗诊断、材料特性检测,以及高分辨率探测成像等多个方面具有巨大的应用价值,其独特的优越性已普遍被人们所认识,作为一个非常重要的交叉前沿领域,太赫兹科学技术的发展对提高国家科技创新能力,促进经济社会发展和国家安全具有前瞻性、战略性和全局性的重大意义,太赫兹科学技术已成为国际上优先发展的学科领域和争相抢占的科技制高点,是当前最受关注的国际学术前沿领域之一。
太赫兹科学技术具有前沿性和交叉性的双重特质,涉及电子学、微电子、通信、雷达、光学、材料学、物理学、生物医学、微纳集成技术等多个学科,太赫兹技术的突破,必须通过多学科交叉、新材料应用、新技术开发和高质量的系统创新,太赫兹技术最终走向实际应用,离不开对太赫兹理论的深入探索、高效实用的太赫兹功能器件设计和制备工艺, 包括太赫兹源、探测器、无源器件、有源器件与集成芯片、超材料/ 超表面、微纳集成工艺等,本书基于笔者十多年关于研究生课程“ 太赫兹技术与应用” 的教学经验, 其核心源于笔者对该课程的教案, 并在此基础上补充了关于太赫兹前沿技术的介绍,从日常教学工作来看,笔者认为亟需一部能系统化覆盖太赫兹基本概念、理论、技术、系统和应用的书籍, 笔者希望读者能通过本书了解太赫兹波的特点和科技前沿, 掌握太赫兹源和探测器的工作机理,掌握太赫兹功能器件的设计原理、加工工艺及实现方法,了解太赫兹技术在国防和民用领域的应用, 本书共分为11章, 第1 章介绍了太赫兹的基本概念,重点描述了太赫兹技术的战略意义以及国内外研究现状, 并给出了常用的太赫兹理论, 包括电磁场理论、微波网络理论、准光理论、光学设计原理及太赫兹量子电磁学;第2 章介绍了太赫兹辐射源的产生方法,分为基于电子学的太赫兹辐射源和基于光学的太赫兹辐射源,并对这两种产生方法进行了对比分析;第3 章介绍了太赫兹探测器技术, 分为非相干太赫兹探测器和相干太赫兹探测器,并对两种探测方法进行了对比分析;第4 章和第5章分别介绍了太赫兹无源器件、太赫兹有源器件与集成芯片;第6 章为太赫兹超材料,结合笔者课题组在这方面的研究成果,进行了较为详细的理论分析、建模、优化与实验描述;第7 章介绍了微纳集成工艺在太赫兹器件制备中的应用,重点介绍了太赫兹硅基CMOS 工艺、MEMS 工艺、Ⅲ - Ⅴ族化合物半导体集成工艺等; 第8 章介绍了太赫兹多模复合技术,模复合技术使得不同频段电磁波的功能实现互补, 可以发挥更强大的效能;第9 ~11 章分别介绍了太赫兹通信系统、太赫兹成像系统、太赫兹生物医学等当前极具发展前景的系统应用领域。本书有关研究得到国家自然科学基金、国家重大基础研究计划、国家高技术研究发展计划(863 计划)、北京市自然科学基金、中国科学院知识创新工程等的资助。本书的出版得到了北京理工大学出版社的大力支持, 在此一并致谢。我们感谢所有曾经在一起工作和正在一起工作的合作, 包括毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室课题组老师: 吕昕教授、孙厚军教授、胡伟东教授、刘埇副教授、于伟华副教授、邓长江副教授、吴昱明副教授、李斌副教授等? 以及学生张庆乐、庄亚强、程功、吴根昊、董琳、沈琦涛、郑雪琪、张航、牛荣、董芳会、夏勇、魏雨沆、郭大路等,本书可供从事太赫兹技术与应用领域的科研院所和高校相关专业的学生和科研人员参考和使用, 太赫兹科学技术相关新材料、新器件、新方法、新理论、新技术、新架构不断涌现, 由于作者水平有限, 书中难免会有疏漏之处,恳请各位读者批评指正。