由于太赫兹（THz）波的独特性质,THz技术在物体成像、环境监测、生物医学、高速空间通信及国家安全等领域具有重大的科学价值和广阔的应用前景。作为THz领域核心器件的THz探测器近年来已取得了突破性的发展成果,但仍面临着经济、实用和高效探测的挑战。因此,发展新型THz探测器尤其是可视化探测越来越引起人们的关注。由于温敏胆甾相液晶具有独特的热致变色特性,能够将THz功率以可见的颜色形式展现出来,且具有成熟的工业技术基础,近年来成为THz探测技术的热门研究方向之一。但目前基于胆甾相液晶的THz探测器对THz波的吸收效率较低且都是以宏观的颜色变化进行可视化探测,使得探测灵敏度较差。本论文针对上述问题,设计并实现了一种具有广泛应用前景的性能优异的新型可视化THz功率探测器。论文主要研究内容包括以下三个部分:1.讨论了三维多孔石墨烯（3DPG）的基本特性和制备方法,表征了3DPG的内部多孔结构和本征信息,重点研究了3DPG的THz吸收性能,实现了其在频率为0.5-1.5 THz范围内整体高达97%的吸收率,即使在THz波斜入射下仍然能保持完美的吸收特性。2.讨论了胆甾相液晶的微胶囊化,研究了一种温敏胆甾相液晶胶囊（CLCM）独特的全向反射特性和热色效应,搭建了微观温度测量平台,重点研究了3DPG在稳态和瞬态下的微观温度变化,证实了其具有优异的热传导性能。3.设计并实现了一种CLCM结合3DPG的新型可视化THz功率探测器,从样品的制备、实验装置的搭建和样品测试进行了系统的分析,对稳态下的THz功率进行了可视化定量研究,THz探测强度高达2.77×10～2m W/cm2,最低探测功率仅为0.009 m W。进一步研究发现,相较于单颗CLCM颜色变化的Hue值与THz功率的非线性关系,多颗CLCM随THz功率的颜色变化Hue值与THz探测功率成线性关系。初步设计了一种基于人工智能的自动化识别,用于简化CLCM可视化探测THz波的数据分析和处理过程。该可视化探测器结构简单便携、成本低廉、高效实用,可应用于THz系统的对准、THz波的光束分析以及THz成像和传感等。
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