概况简介

基础条件(仪器设备)

研究方向

科研成果(太赫兹时域光谱仪)

主任简介

相关资料

交通位置

概况简介

首都师范大学太赫兹光电子学教育部重点实验室是太赫兹领域国内第一个获批建设、开放的教育部重点实验室，是国家太赫兹光电子学研究的重要基地之一。实验室于2001年正式成立。2006年正式批准为北京市“太赫兹波谱与成像”重点实验室。2007年获批太赫兹光电子学省部共建教育部重点实验室。

基础条件

现有研究人员19人，科研用房1500平方米，其中千级超净实验室2间，面积170平方米，装备科研仪器总值超过1000万元。

仪器设备

532nm固体激光器（Millennia Xs 230）； THz光谱/成像系统（Z-1 ）；THz成像系统（Zomega-2，NY.12121）；1KHz fs激光放大器系统（SOITFIRE,EVOL-15）；Fs飞秒激光振荡器（Maitai 710-790nm）；连续变温系统（ARS8200 4K-300K）；超短脉冲飞秒振荡器及泵源（3941-130-X1S）锁相热激励成像系统（-- TWI/USA）；BWO太赫兹源（QS-500）；0.4太赫兹系统（C-ITL-400-0.4）； BWO太赫兹系统（BWO imaging system）；傅立叶变换红外光谱仪及测辐射热探测器（V80，12500cm-1---5cm-1）。

研究方向

重点实验室研究太赫兹波与物质相互作用的基本规律，开发太赫兹波谱和成像技术，扩展太赫兹的应用领域，并将理论研究、计算机模拟与当代先进实验手段相结合，探索、设计和制备各种类型的材料，研究其与太赫兹相互作用的物理机制和新效应，为发展新型太赫兹光电器件和材料奠定基础。

科研成果

近3年来，实验室共承担包括国家973计划、国家863、国家自然科学基金重大项目等各类项目23项，总科研经费1328余万元;发表SCI索引论文60多篇，其中包括不乏国际上在物理领域的知名杂志Phys. Rev. Lett.，Appl.Phys.Lett., OPTICS LETTERS， OPTICS EXPRESS， Physics Letters A，Optics Communications等;申请专利4项，已授权1项;完成学术专著3本。

太赫兹时域光谱仪

研发背景：太赫兹（THz）波是指频率从0.1THz到10 THz，介于毫米波与红外光之间的电磁波。太赫兹科学与技术泛指直接研究和应用太赫兹波本身及其利用太赫兹波的所有理论和应用内容。目前世界范围内已经有多家企业开始生产商用太赫兹时域光谱仪，主要是美国，欧洲和日本的厂家。国内还没有专门的商业化产品。实验室目前掌握的太赫兹光谱技术与世界最先进水平一致。

THz时域光谱仪的基本原理是利用飞秒脉冲产生并探测时间分辨的THz电场，通过傅立叶变换获得被测物品的光谱信息，由于大分子的振动和转动能级大多在THz波段，而大分子，特别是生物和化学大分子是具有本身物性的物质集团，进而可以通过特征频率对物质结构、物性进行分析和鉴定。低频的振动模式可以为分子的构象状态提供有用的信息。近年来本实验室利用THz时域光谱技术对毒品,炸药,常用药物,氨基酸、生物短肽、蛋白质等生物分子进行探测和理论研究，取得了很多重要的研究结果。不但获得了翔实可靠的THz光谱数据，而且为分子辨认、深入了解分子的结构和功能提供了科学依据和方法。

实验室目前已经对38种纯度90%以上毒品，10中炸药，20种氨基酸建立了太赫兹波谱库，同时也对大量的常用药物在太赫兹波段的数据。

知识产权：掌握整套关键技术，相关专利申报中。

核心技术：太赫兹波谱学是实验室四个主要研究方向之一,太赫兹波谱学方向主要开展爆炸物、毒品及生物大分子的太赫兹波谱学研究。实验室已经建立了常见毒品和爆炸物的太赫兹谱库，包括30多种常见毒品,10种爆炸物,20种氨基酸的太赫兹谱库。实验室目前掌握从仪器制作，仪器控制，数据采集，数据处理，不同类别样品制作等整套技术，目前实验室自行搭建的太赫兹光谱仪性能水平与世界最先进水平一直。

项目目标：该设备能够广泛得应用于物质结构、物性进行分析和鉴定，材料特性检测，药物设别，含量测定等。

优势特点：该设备具有快速，准确，非破坏性等特点。

设备可以采用透射式和反射式。通常采用类似于红外光谱的制样方法，对进行称量压片。样品制备简单，特别是对于反射式，甚至可以直接作用于目标物体，不需要从目标物体取样，节省工序，并且不会对目标物体进行破坏。其次，太赫兹波能量在毫电子伏特（1太赫兹对应4.3meV），不会活体材料产生破坏作用，不会破坏样品活性。

主要面对的企业领域：生物、化学、医药、材料类的科研院所以及相关企业,还可用于检测鉴定机构。

主任简介

张存林：教授，博士生导师。1992年北京理工大学光电工程系光学工程专业获工学博士学位。1996年到首都师范大学从事激光计算机直接制版板材和THz辐射光谱与成像的研究工作,以及本科生和研究生的教学工作。2001年以来，作为首都师范大学THz辐射研究方向的负责人，曾参与并承担了包括国家973计划、国家863计划、国家自然科学基金等在内的十多项重大科研项目。现为首都师范大学物理系主任，北京物理学会副理事长，中国光学学会光电专业委员会副主任，中国仪器仪表学会光机电集成分会副理事长，九三学社中央教育文化委员会委员，首都师范大学首届学科带头人，北京市跨世纪优秀人才，北京高校青年学科带头人，教育部资助优秀骨干教师，国家863-8领域“十一五”规划综合论证专家。发表论文80余篇，出版专著近10部。

相关资料

太赫兹波（THz波）又叫做太赫兹射线，是20世纪80年代中后期才被正式命名的，在此之前科学家们将这一波段统称为远红外射线。太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长大概在0.03到3mm范围，介于微波与红外之间。实际上，早在一百多年前，就有科学工作者涉及过这一波段。在1896年和1897年，Rubens和Nichols就涉及到这一波段，红外光谱到达9um（0.009mm）和20um（0.02mm），之后又有到达50um的记载。之后的近百年时间，远红外技术取得了许多成果，并且已经产业化。太赫兹波是属于全人类的宝贵的电磁资源，但是涉及太赫兹波段的研究结果和数据却非常少，主要是受到有效太赫兹产生源和灵敏探测器的限制，因此这一波段也被称为THz间隙。直到上世纪90年代一系列新技术、新材料的发展，特别是超快技术的发展，使得获得宽带稳定的脉冲THz源成为一种准常规技术，THz技术得以迅速发展，并在实际范围内掀起一股THz研究热潮，美国、欧洲、亚洲、澳大利亚等许多国家和地区政府、机构、企业、大学和研究机构都纷纷投入其中。

太赫兹波是属于全人类的宝贵电磁资源。太赫兹的独特性能给通信（宽带通信）、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像（无标记的基因检查、细胞水平的成像）、无损检测、安全检查（生化物的检查）等领域带来了深远的影响。由于太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很高；又由于它的脉冲很短（皮秒量级）所以具有很高的时间分辨率。太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。同时，由于太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比更具有优势。另外，由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段，因此太赫兹在粮食选种，优良菌种的选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。如今太赫兹的应用仍然在不断的开发研究当中，其广袤的科学前景为世界所公认。

交通位置

北京市西三环北路105号首都师范大学太赫兹光电子学实验室。