Frequency-Agile Terahertz Spectrometry for Advanced Chemical Sensing
用于先进化学传感的捷变频太赫兹光谱测量
基本信息
- 批准号:1305931
- 负责人:
- 金额:$ 36万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2013
- 资助国家:美国
- 起止时间:2013-07-01 至 2016-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The objective of this program is to develop a new generation of room-temperature terahertz spectrometers with significant bandwidth increase compared to existing technologies for advanced chemical sensing. For this purpose, a novel plasmonic heterodyne spectrometer concept will be investigated which replaces the terahertz local oscillator of traditional heterodyne receivers by a near infrared local oscillator with a terahertz envelope. Unique capabilities of plasmonic antennas are key in this innovation, which enable efficient coupling of the near infrared local oscillator and terahertz signal into the semiconductor nanostructures that are specifically designed to allow direct mixing of the local oscillator and terahertz signal. The intellectual merit of the proposed work is an entirely new heterodyne terahertz spectrometer architecture that uses a near infrared local oscillator instead of the terahertz local oscillator employed in conventional heterodyne terahertz spectrometers. Near infrared local oscillators offer orders of magnitude higher power, wider frequency tunability, and narrower linewidth compared with terahertz local oscillators, leading to a significant improvement in spectrometer sensitivity, operation bandwidth and spectral resolution at room temperature. The broader impacts of the proposed research are developing high performance systems for biomedical sensing, pharmaceutical quality control, air pollution control, and security screening, as well as developing an education/outreach program for increasing the supply of terahertz engineers and scientists through new graduate and undergraduate courses, K12 activities, recruitment and retention of under-represented minorities.
该计划的目标是开发新一代的室温太赫兹光谱仪,与现有的先进化学传感技术相比,带宽显著增加。为此,将研究一种新的等离子体外差光谱仪概念,其通过具有太赫兹包络的近红外本地振荡器来取代传统外差接收器的太赫兹本地振荡器。等离子体天线的独特能力是这项创新的关键,它能够将近红外本地振荡器和太赫兹信号有效耦合到半导体纳米结构中,这些半导体纳米结构专门设计用于允许本地振荡器和太赫兹信号的直接混合。所提出的工作的智力价值是一个全新的外差太赫兹光谱仪架构,使用近红外本地振荡器,而不是在传统的外差太赫兹光谱仪采用的太赫兹本地振荡器。与太赫兹本振相比,近红外本振具有更高的功率、更宽的频率可调谐性和更窄的线宽,从而显著提高了光谱仪的灵敏度、工作带宽和室温下的光谱分辨率。拟议研究的更广泛影响是开发用于生物医学传感,药物质量控制,空气污染控制和安全检查的高性能系统,以及开发教育/外展计划,通过新的研究生和本科生课程,K12活动,招聘和保留代表性不足的少数民族来增加太赫兹工程师和科学家的供应。
项目成果
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