前言

太赫兹波是指频率在0.1~10THz的电磁辐射。过去由于缺乏太赫兹波产生及探测的有效技术手段，该频段成为电磁波谱中没有开发利用的一段空白。自20世纪80年代中期利用超快光电子技术成功地产生和探测太赫兹波以来，太赫兹波独特的性质被发现并显示出巨大的应用前景，逐步成为科学、经济和国家安全方面非常具有应用前景且十分活跃的研究领域，特别是在宽带无线通信、生物医学成像、材料的无损检测、高分辨雷达和安全检查等方面的应用研究受到了广泛关注。可以说太赫兹技术科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题，而且是国家新一代信息产业、国家安全和基础科学发展的重大需求，对国民经济及国防建设具有重要的意义。

太赫兹技术的广泛应用离不开满足不同应用领域要求的实用化功能器件的支撑，包括低损耗波导、开关、调制/解调器、滤波器、耦合器、偏振控制器、传感器以及非互易单向传输隔离器等。由于自然界中缺乏对太赫兹波强电磁响应的自然材料，因此，利用人工电磁材料的强谐振与场局域效应以实现太赫兹波振幅、相位、频率和偏振的高效调控是获取高性能器件的有效途径和方法。

本书从理论和实验两个方面对太赫兹波段常用功能材料的光学性质和亚波长微结构功能器件的谐振及传输特性进行了详细的介绍。在功能材料方面，主要介绍了液晶双折射材料、二氧化钒相变材料、石墨烯、二硫化钼和碳纳米管等二维纳米材料、磁光材料。在人工微结构电磁材料方面，介绍了亚波长介质光栅、光子晶体、表面等离子体、超材料、超表面等。按照实现的功能划分，主要介绍了太赫兹调制器、偏振控制器、相移器、传感器、单向传输的环形器和隔离器、定向发射器等。

本书共分为9章，第1章在简单介绍太赫兹技术发展现状的基础上，对太赫兹功能器件的研究进展进行了重点介绍。第2章介绍了常用的金属和介质材料在太赫兹波段的性质及理论计算模型，同时详细介绍了光子晶体、表面等离子体、亚波长介质光栅、超材料和超表面等人工电磁材料的性质、特点及理论模型。第3章介绍了太赫兹微结构器件的数值仿真计算方法以及太赫兹时域光谱系统的工作原理、特点和数据处理方法。第4章至第6章分别介绍了太赫兹调制器件、偏振控制器件、传感器件的最新研究成果。第7章是具有鲜明特色的一章，主要介绍我们课题组在单向传输环形器、隔离器和偏振转换器件方面的研究成果。第8章和第9章聚焦于太赫兹主动调控器件的研究进展。

我们感谢所有曾经在一起工作和正在一起工作的合作者，书中大量引用了他们的工作，包括在课题组工作和已经毕业的学生：杨磊、陈赛、许士通、冀允允、李吉宁、陈猛等。

太赫兹的基础和应用研究日新月异，新方法、新技术不断涌现，由于编著者水平有限，书中难免会有疏漏之处，恳请各位读者批评指正。

常胜江、范飞