Развитие методов импульсной терагерцовой спектроскопии и интроскопии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат наук Скрыль, Антон Сергеевич

• Скрыль, Антон Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Скрыль, Антон Сергеевич

Оглавление

Оглавление

Введение

Благодарности

Глава 1. Терагерцовая спектроскопия на основе одиночной частотной гребенки

1.1. Идея метода

1.2. Описание экспериментальной установки

1.3. Измерения профиля поглощения набора вращательных линий флуороформа (СРзН)

1.4. Выводы

Глава 2. Прецизионная терагерцовая спектроскопия на основе перестраиваемой частотной гребенки

2.1. Принцип работы

2.2. Описание экспериментальной установки

2.3. Измерения отдельных линий поглощения газов СРзН и ОСЭ

2.4. Выводы

Глава 3. Терагерцовая интроскопия произведений искусства

3.1. Объект исследования и экспериментальные схемы зондирования

3.2. Двумерная интроскопия с регистрацией прошедших волн

3.3. Двумерная интроскопия в отражательном режиме

3.4. Времяпролетная томография

3.4. Выводы

Заключение

Список публикаций по диссертации

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие методов импульсной терагерцовой спектроскопии и интроскопии»

Введение

В последние годы в связи с прогрессом в технике генерации и детектирования электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот все более важной становится задача развития методов практического применения терагерцового излучения как измерительного инструмента для широкого круга фундаментальных физических исследований, а также биомедицинских и технических приложений. В терагерцовом диапазоне лежат резонансы многих сложных органических молекул, например, биомаркеров в анализе дыхания [1], взрывчатых [2, 3] и отравляющих веществ [4]. Это позволяет обнаруживать и идентифицировать подобные вещества в небольших концентрациях. Благодаря неионизирующему характеру терагерцового излучения и, следовательно, его безвредности для человека развиваются неинвазивные методы терагерцовой биомедицинской диагностики (выявление новообразований и патологий под кожей [5, 6], визуализация внутренней структуры зубов [7] и др.). Многие непрозрачные в оптическом диапазоне материалы (одежда, бумага, дерево, пластмасса и т.п.), имеют окна прозрачности в терагерцовом диапазоне, что дает возможность проводить интроскопию (визуализацию внутренней структуры) непрозрачных объектов [8], в том числе, создавать терагерцовые системы безопасности (для обнаружения скрытого под одеждой оружия [9], наличия опасных веществ в почтовых отправлениях [10] и др.) и системы неразрушающего контроля ' качества различных продуктов (фармакологических препаратов [11, 12], продуктов питания [13, 14] и др.), развивать методы исследования внутренней структуры предметов искусства [15] и археологических артефактов [16]. Уникальной особенностью применения короткоимпульсного терагерцового излучения является возможность проводить так называемую спектроскопию во временной области (TDS - time-domain spectroscopy), позволяющую практически

мгновенно получать спектральные «отпечатки пальцев» различных веществ в широком спектральном диапазоне (больше 3-х октав). Особенно перспективным является новейший вид прецизионной терагерцовой спектроскопии в широкой спектральной полосе, основанный на использовании «частотных гребенок» - частокола узких эквидистантных спектральных линий, характерных для длинных последовательностей импульсов (TFCS - terahertz frequency comb spectroscopy). Развитию методов терагерцовой спектроскопии на основе частотных гребенок, а также методов терагерцовой интроскопии и посвящена диссертация.

Терагерцовая спектроскопия на основе частотных гребенок возникла (см. [17]) как распространение на терагерцовый диапазон подходов, революционизировавших в предшествующие годы прецизионную метрологию и спектроскопию в видимом и среднем ИК диапазонах [18, 19]. Именно за технику оптических световых гребенок Т. Хэншу была присуждена часть Нобелевской премии по физике 2005 года. Стандартная схема TFCS основана на использовании двух оптических частотных гребенок с несколько отличающимися интервалами между спектральными компонентами, которые соответствуют двум последовательностям фемтосекундных лазерных импульсов с различными частотами повторений [17, 20-25]. Первая гребенка преобразуется из оптического диапазона в терагерцовый (без изменения частного расстояния между спектральными компонентами) с помощью генерирующей фотопроводящей антенны - двух электродов на подложке из GaAs, между которыми создано напряжение смещения. Во временной области этот процесс представляет собой излучение антенной последовательности импульсов терагерцового излучения (электромагнитной гребенки) при облучении промежутка между электродами лазерными импульсами. После прохождения через исследуемый образец терагерцовая электромагнитная гребенка несет спектроскопическую информацию об образце в амплитудах своих спектральных компонент. Для

извлечения этой информации терагерцовая электромагнитная гребенка направляется на приемную (без электрического смещения) фотопроводящую антенну, которая одновременно освещается второй оптической гребенкой с иным частотным расстоянием между спектральными компонентами [26]. Под действием второй оптической гребенки в антенне генерируются носители с периодической зависимостью их концентрации от времени или, на спектральном языке, терагерцовая частотная гребенка концентрации носителей. Фототок в приемной антенне пропорционален произведению двух терагерцовых гребенок - электромагнитной и гребенки концентрации - с отличающимися частотными расстояниями между компонентами. Набор разностных частот, получающихся при смешении двух гребенок, представляет собой реплику терагерцовой электромагнитной гребенки, перенесенную в радиодиапазон, и может наблюдаться с помощью спектроанализатора.

Для реализации стандартной схемы ТБСБ требуется лазерная система из двух синхронизированных фемтосекундных лазеров с отличающимися частотами повторения импульсов (для генерации двух оптических гребенок). В диссертации предложена более простая схема ТБСЭ спектроскопии, в которой используется только одна оптическая гребенка и, следовательно, достаточно одного лазера. В предложенном методе последовательность фемтосекундных лазерных импульсов (оптическая гребенка) используется лишь для генерации терагерцовой электромагнитной гребенки с помощью фотопроводящей антенны, как и при стандартном подходе. Детектирование же прошедшей через образец терагерцовой гребенки осуществляется путем ее гетеродинирования в радиочастотную область в результате нелинейного смешивания с гармоникой непрерывного сигнала от частотного синтезатора в квантовой полупроводниковой сверхрешетке. Несмотря на гораздо более простую схему, данный метод сохраняет такие достоинства спектроскопии на основе двойных гребенок, как высокое спектральное разрешение

(определяемое частотным интервалом гребенки ~100 МГц) и широкополосность (несколько сотен гигагерц).

В качестве дальнейшего развития предложенного метода терагерцовой спектроскопии с одиночной световой гребенкой в диссертации разработана его модификация, основанная на использовании фемтосекундного лазера с перестраиваемой частотой повторения импульсов. Перестройка частоты повторения на величину А/ приводит к изменению расстояния между спектральными компонентами терагерцовой гребенки на ту же величину. При этом частота п-ой компоненты изменяется на величину пА/. При достаточно малом шаге А/ (порядка десятков герц в наших экспериментах) частота компоненты даже с очень высоким номером п (порядка нескольких тысяч), попадающая в терагерцовый диапазон, изменяется с высокой точностью (порядка десятков килогерц), что позволяет сканировать со столь высокой точностью узкие линии поглощения разреженных газов. В частности, в диссертации продемонстрировано измерение линий СР3Н и ОСЭ с рекордным разрешением ~ 100-50 кГц.

В последние годы значительный интерес вызывает исследование возможностей применения импульсного терагерцового излучения для интроскопии предметов искусства и археологических артефактов (см. обзор [27]). Это объясняется рядом преимуществ терагерцового излучения по сравнению с другими видами излучений. Терагерцовые волны способны проникать сквозь непрозрачные для оптического и инфракрасного излучений материалы. В отличие от рентгеновских лучей они, во-первых, не оказывают ионизирующего воздействия на исследуемый объект, во-вторых, обеспечивают более высокий контраст между близкими по радиографической плотности частями объекта и, в-третьих, позволяют получать разрешение по глубине. По сравнению с волнами СВЧ диапазона, меньшая длина волны терагерцового излучения (30 мкм - 3 мм) позволяет достичь значительно более высокого пространственного разрешения

7

интроскопических изображений. Кроме того, терагерцовая интроскопия допускает естественное совмещение с терагерцовой спектроскопией во временной области, что, в принципе, может быть использовано для идентификации материального состава объекта [28].

Импульсная терагерцовая интроскопия может быть реализована как в режиме регистрации прошедших через объект терагерцовых волн, так и в режиме регистрации отраженных волн. В режиме на прохождение измеряются амплитуда и временная задержка прошедшего терагерцового импульса, что позволяет получать информацию о коэффициенте поглощения и показателе преломления объекта соответственно. Режим с регистрацией прошедших волн было предложено использовать для измерения пространственного распределения плотности древесины и определения на основе этих данных возраста изделий из дерева [29], исследования структуры произведений живописи на деревянных панелях [30], реконструкции костей в руке египетской мумии [31] и неразрушающего исследования восковых печатей [32].

Преимуществом импульсной терагерцовой интроскопии с регистрацией отраженных волн, или, как ее еще называют в литературе, терагерцовой рефлектографии с временным разрешением, является то, что при достаточно короткой длительности зондирующего терагерцового импульса удается разделить эхо-сигналы от различных границ раздела внутри образца и, по этим данным, реконструировать внутреннюю структуру исследуемого объекта. В принципе, одновременно может проводиться и анализ спектра отраженных импульсов, т.е. фактически терагерцовая спектроскопия во временной области, что может быть использовано для идентификации скрытых внутри объекта включений. Здесь, правда, могут возникать трудности для близких по времени эхо-сигналов, связанные с ограниченностью временного окна при выполнении преобразования Фурье и, как следствие, невысоким спектральным разрешением. Терагерцовая

рефлектография с временным разрешением уже была опробована для изучения набросков рисунков и живописных изображений, скрытых под толстыми слоями краски и штукатурки [33]. В работе [34] возможности метода изучались на специально приготовленном объекте - нанесенных на холст нескольких полосах краски из умбры (минеральный пигмент из глины) различной толщины, скрытых под толстым слоем свинцовых белил. Были измерены толщины слоев умбры и продемонстрированы преимущества терагерцовой рефлектографии над рентгеновской радиографией и инфракрасной рефлектометрией. В работе [35] удалось получить трехмерные интроскопические изображения сложенных листов папируса и прочитать надписи на скрытых внутренних листах. Недавнее исследование картины Франсиско Гойя с помощью метода терагерцовой рефлектографии позволило доказать подлинность картины [36].

В диссертации исследованы возможности применения терагерцовой интроскопии для обнаружения, определения природы и измерения характеристик (глубины залегания, размеров) скрытых дефектов в произведениях иконописи, т.е. живописи на деревянной основе. Для произведений иконописи характерны специфические виды дефектов в виде сучков и полостей, в том числе, заполненных специальными веществами-наполнителями на этапе грунтования деревянной основы или в ходе предшествующих реставраций. Информация о дефектах крайне важна для выбора правильной стратегии реставрации икон. В диссертации исследованы возможности комбинирования режимов терагерцовой интроскопии с регистрацией прошедших и отраженных волн для получения взаимодополняющей информации. Эксперименты впервые проводились на аутентичной русской иконе первой четверти 19 века.

Таким образом, цслыо диссертационной работы является развитие методов прецизионной терагерцовой спектроскопии на основе частотных

гребенок и импульсного терагерцового зондирования (интроскопии) внутренней структуры объектов.

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:

1. Впервые предложен и экспериментально реализован метод терагерцовой спектроскопии, основанный на оптической генерации терагерцовой частотной гребенки с ее последующим гетеродинным детектированием путем нелинейного смешивания с гармоникой непрерывного сигнала от частотного синтезатора в квантовой полупроводниковой сверхрешетке.

2. Впервые предложен и экспериментально реализован метод прецизионной терагерцовой спектроскопии на основе перестраиваемой частотной гребенки и ее гетеродинного детектирования в квантовой полупроводниковой сверхрешетке.

3. Впервые достигнуто рекордное для . импульсной терагерцовой спектроскопии спектральное разрешение ~50 кГц.

4. Впервые проведена терагерцовая интроскопия произведения иконописи и показана возможность неповреждающего обнаружения и идентификации скрытых (подповерхностных) дефектов в произведениях живописи на деревянной основе.

Перейдём к последовательному краткому изложению содержания диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка работ по теме диссертации и списка цитируемой литературы.

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются её цели, кратко излагается содержание диссертации, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе изложена идея нового метода терагерцовой

спектроскопии на основе одиночной частотной гребенки и ее гетеродинного

10

детектирования в квантовой полупроводниковой сверхрешетке, дано описание схемы экспериментальной реализации метода и приведены результаты его апробации применительно к спектроскопии газов.

В п. 1.1 изложена идея метода терагерцовой спектроскопии на основе одиночной терагерцовой гребенки, заключающаяся в смешивании частотной гребенки в квантовой полупроводниковой сверхрешетке с гармоникой сигнала от частотного синтезатора миллиметрового диапазона. В результате такого смешивания получается точная реплика терагерцовой гребенки, перенесенная в радиодиапазон. Эту реплику можно наблюдать с помощью спектроанализатора.

В п. 1.2 описана схема экспериментальной установки для реализации метода терагерцовой спектроскопии с одиночной частотной гребенкой. Главными элементами схемы являются волоконный фемтосекундный лазер, фотопроводящая антенна, синтезатор СВЧ частот, нелинейный смеситель -диод на основе квантовой полупроводниковой сверхрешетки, усилитель и спектроанализатор. В качестве синтезатора использовался непрерывный источник излучения субмиллиметрового диапазона на основе серийной лампы обратной волны. Ключевым элементом экспериментальной установки являлся планарный диод на основе ОаА8/А1АБ сверхрешетки с малой площадью активной области. Приведены результаты измерения временной формы и спектра излученного фотопроводящей антенной одиночного терагерцового импульса, полученные методом терагерцовой спектроскопии во временной области. Приведен пример радиочастотной гребенки, наблюдаемой на спектроанализаторе в созданной установке для терагерцовой спектроскопии с одиночной частотной гребенкой. Описана методика определения номера гармоники синтезатора по наблюдаемой радиочастотной гребенке.

В п. 1.3 приведены результаты экспериментов по измерению профиля

поглощения набора вращательных переходов газа СР3Н около частоты 413,6

11

ГГц, проведенных с помощью разработанного спектрометра. Центральная частота профиля поглощения хорошо согласуется с теоретически рассчитанной. Экспериментально продемонстрирована широкополосность предложенного метода спектроскопии: показана работоспособность разработанного спектрометра в диапазоне частот ~200-500 ГГц.

В п. 1.4 сделаны выводы по первой главе.

Во второй главе предложен метод прецизионной терагерцовой спектроскопии на основе перестраиваемой одиночной частотной гребенки, дано описание схемы его экспериментальной реализации и приведены результаты апробации метода применительно к прецизионной спектроскопии газов.

В п. 2.1 изложена идея метода прецизионной терагерцовой спектроскопии на основе перестраиваемой одиночной частотной гребенкой.

В п. 2.2 дано описание схемы экспериментальной установки для реализации предложенного метода. Особенностью экспериментальной схемы является использование фемтосекундного лазера с перестраиваемой частотой повторения импульсов. Высокоточная перестройка с малым шагом частоты повторения лазерных импульсов обеспечивает изменение с тем же шагом интервала частот между спектральными компонентами терагерцовой гребенки, генерируемой с помощью такого лазера. За счет этого становится возможным высокоточное сканирование исследуемой спектральной линии одной перестраиваемой спектральной компонентой терагерцовой гребенки. Кратко описана схема реализации высокоточной перестройки и стабилизации частоты повторения лазерных импульсов.

В п. 2.4 приведены результаты проведенных экспериментов по прецизионной спектроскопии отдельных спектральных линий газов СРзН и ОСБ. Центральные частоты измеренных линий хорошо согласуются с теоретически рассчитанными частотами. Указаны возможные причины

12

некоторого расхождения измеренных и теоретических значений ширин спектральных линий.

В п. 2.5 сделаны выводы по второй главе.

Третья глава посвящена развитию методов импульсной терагерцовой интроскопии для целей обнаружения, определения природы и измерения характеристик скрытых дефектов в произведениях живописи на деревянной основе.

В п. 3.1 описан объект исследования - датируемая первой четвертью 19 века аутентичная русская икона, предоставленная Нижегородским государственным художественным музеем. На лицевой поверхности иконы имеется дефектная область, причину появления которой невозможно установить без исследования внутренней структуры иконы. Приведены схемы импульсного терагерцового зондирования иконы - с регистрацией прошедших через икону и отраженных от нее волн. Даны оценки пространственного, разрешения, достигаемого с помощью используемой экспериментальной установки.

В п. 3.2 разработана методика визуализации внутренних неоднородностей иконы по измерениям интегрального (по толщине иконы) ослабления прошедших терагерцовых импульсов. Для идентификации неоднородности в виде сучка проведены эталонные измерения на специально приготовленном образце. На основе измерений показано, что поглощение терагерцового излучения в сучке значительно больше, чем в окружающей сучок древесине.

В п. 3.3 представлены результаты экспериментов по двумерной интроскопии иконы с регистрацией отраженных от иконы терагерцовых импульсов. Показано, что измерения в прошедших и отраженных терагерцовых лучах дают взаимно дополняющую информацию о скрытом дефекте. Путем применения времяпролетного томографического анализа к

13

данным отражательной интроскопии определена глубина залегания дефекта и его размеры, что представляет особую важность для реставраторов с точки зрения выбора правильной стратегии реставрации объекта.

В п. 3.4 сделаны выводы по третьей главе.

В заключении кратко сформулированы основные результаты диссертации.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

1. Предложен новый метод импульсной терагерцовой спектроскопии, основанный на генерации терагерцовой частотной гребенки периодической последовательностью фемтосекундных лазерных импульсов в фотопроводящей антенне (или электрооптическом кристалле) и на последующем гетеродинном детектировании гребенки путем нелинейного смешивания с гармоникой непрерывного сигнала от СВЧ синтезатора в квантовой полупроводниковой сверхрешетке. В отличие от существующего метода терагерцовой спектроскопии на основе двух частотных гребенок предложенный метод не требует для своей реализации сложной лазерной системы из двух синхронизированных фемтосекундных лазеров, однако сохраняет высокую разрешающую способность и покрытие широкой спектральной полосы. Спектральное разрешение метода определяется частотным интервалом терагерцовой гребенки, т.е. частотой повторения фемтосекундных лазерных импульсов (~100 МГц), и на порядок превосходит разрешение широко распространенной терагерцовой спектроскопии во временной области (ТБЗ-спектроскопии). Покрываемая полоса частот определяется нелинейными свойствами сверхрешеточного смесителя (его возможностями по умножению частоты сигнала синтезатора) и может достигать нескольких сотен гигагерц.

2. Предложен новый метод прецизионной терагерцовой спектроскопии на основе перестраиваемой терагерцовой частотной гребенки, генерируемой оптическим излучением фемтосекундного лазера с изменяемой длиной резонатора в фотопроводящей антенне (или электрооптическом кристалле) и детектируемой гетеродинным методом путем нелинейного смешивания с гармоникой непрерывного сигнала от СВЧ синтезатора в квантовой полупроводниковой сверхрешетке. Спектральное разрешение метода определяется шагом перестройки частоты повторения фемтосекундного лазера и частотной нестабильностью СВЧ синтезатора и может на несколько порядков превосходить разрешение терагерцовой спектроскопии с неперестраиваемыми частотными гребенками.

3. С помощью предложенного метода терагерцовой спектроскопии на основе перестраиваемой одиночной частотной гребенки впервые достигнуто рекордное для импульсной терагерцовой спектроскопии спектральное разрешение ~50 кГц.

4. Разработаны методы импульсного терагерцового зондирования (интроскопии) внутренней структуры произведений живописи на деревянной основе (икон), позволяющие обнаруживать, определять природу и измерять характеристики (глубину залегания, размеры) скрытых дефектов. Комбинация двух режимов интроскопии - с регистрацией прошедших и отраженных терагерцовых волн - позволяет получать взаимодополняющую информацию о поглощательных и отражательных свойствах скрытых внутри объекта исследования неоднородностей. Путем построения времяпролетных томографических сечений объекта можно не только обнаруживать дефекты, но и определять глубину их залегания.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю профессору М.И. Бакунову за постоянную поддержку, постановку задач, руководство исследованиями и помощь в работе над диссертацией.

Автор признателен Д.Г. Павельеву и М.Ю. Третьякову за помощь в проведении экспериментов, описанных в первой и второй главах диссертации, а также J.B. Jackson, М. Menu и G. Mourou за предоставление оборудования для экспериментов, описанных в третьей главе, и за помощь в проведении этих экспериментов.

Глава 1. Терагерцовая спектроскопия на основе одиночной частотной гребенки

В данной главе предложен новый, отличающийся от стандартной ТГСБ, фотонно-электронный подход к терагерцовой спектроскопии на основе частотных гребенок. В этом подходе периодическая последовательность терагерцовых импульсов (имеющая спектр в виде частотной гребенки) генерируется оптическими методами - путем возбуждения фотопроводящей антенны фемтосекундными лазерными импульсами. После прохождения через исследуемый образец терагерцовая гребенка детектируется гетеродинным методом путем нелинейного смешивания с гармоникой непрерывного сигнала, полученного от синтезатора частот миллиметрового диапазона. В качестве нелинейного смесителя предлагается использовать планарный диод на основе квантовой полупроводниковой сверхрешетки, способный генерировать высокие гармоники более эффективно, чем широко используемые диоды Шоттки. В отличие от стандартной техники терагерцовой спектроскопии на основе двух частотных гребенок предложенный в данной главе метод не требует использования дорогостоящих и сложных систем с двумя синхронизованными фемтосекундными лазерами и, в то же время, сохраняет основные преимущества ТРСБ такие, как высокое спектральное разрешение (определяемое частотным интервалом между компонентами гребенки ~100 МГц) и широкая полоса охватываемых частот (несколько сотен гигагерц).

Основные результаты главы опубликованы в работах [А1, А4, А5].

1.1. Идея метода

В основе предлагаемого фотонно-электронного метода терагерцовой спектроскопии с одной частотной гребенкой лежит процесс детектирования полученной оптическими методами терагерцовой гребенки путем ее гетеродинирования в радиочастотную область при смешивании в нелинейном элементе с гармониками синусоидального сигнала от синтезатора частот миллиметрового диапазона. Принцип смешивания иллюстрирует рис. 1.1. Терагерцовая частотная гребенка, которая генерируется при воздействии на фотопроводящую антенну периодической последовательностью оптических импульсов фемтосекундного лазера, представляет собой частокол эквидистантных спектральных линий (синие линии на рис. 1.1а), расстояние между которыми равно частоте повторения оптических импульсов накачки fr (обычно ~100 МГц). Для детектирования терагерцовая гребенка частот nfr (п - целое число) подается на нелинейный смеситель (в нашем случае - диод на основе квантовой полупроводниковой сверхрешетки [37, 38]), на который одновременно подается синусоидальный сигнал частоты fs (-100 ГГц) от синтезатора СВЧ частот. Сигнал синтезатора возбуждает в смесителе токи высоких гармоник mfs, m - целое (красные линии на рис. 1.1а; третья гармоника показан пунктиром, поскольку в нашем диоде генерировались только четные гармоники). Каждая из гармоник mfs может быть использована в качестве сигнала гетеродина для преобразования частот терагерцовой гребенки в радиочастотную область, как в стандартной схеме гетеродинирования [39]. А именно, спектральные линии nfr терагерцовой гребенки смешиваются в нелинейном элементе с гармониками mfs сигнала синтезатора, порождая при этом биения на разностных частотах fb~\nfr-mfs\ (рис. 1.16). Для терагерцовой спектроскопии интерес представляет смешивание компонент терагерцовой гребенки с теми гармониками сигнала синтезатора mfs, которые попадают в терагерцовую

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Скрыль, Антон Сергеевич, 2014 год

Литература

1. Vaks V. L., Domracheva E. G., Pripolzin S. I., Sobakinskaya E. A., Chernyaeva M. В., Anfert'ev V. A., Semenova A. V., Shatrova Yu. S. Methods and instruments of high-resolution transient THz spectroscopy for diagnostics of socially important diseases // Physics of Wave Phenomena. 2014. Vol. 22. P. 177184.

2. Liu H.-B., Chen Yu., Bastiaans G. J., Zhang X.-C. Detection and identification of explosive RDX by THz diffuse reflection spectroscopy // Opt. Exp. 2006. Vol. 14. p. 415-423.

3. Federici J. F., Schulkin В., Huang F., Gary D., Barat R., Oliveira F., Zimdars D. THz imaging and sensing for security applications - explosives, weapons and drugs // Semicond. Sei. Technol. 2005. Vol. 20. P. 266-280.

4. Cuisset A., Smirnova I., Bocquet R., Hindle F., Mouret G., Yang C., Pirali O., Roy P. Gas phase THz spectroscopy of toxic agent simulant compounds using the AILES synchrotron beamline // AIP Conf. Proc. 2010. P. 85.

5. Joseph C. S., Yaroslavsky A. N., Neel V. A., Goyette Т. M., Giles R. H. Continuous wave terahertz transmission imaging of nonmelanoma skin cancers // Lasers Surg. Med. 2011. Vol. 43. P. 457-462.

6. Yu C., Fan S., Sun Y., Pickwell-Macpherson E. The potential of terahertz imaging for cancer diagnosis: A review of investigations to date // Quant. Imaging Med. Surg. 2012. Vol. 2. P. 33^5.

7. Hirmer M., Danilov S. N., Giglberger S., Putzger J., Niklas A., Jäger A., Hiller K.-A., Löffler S., Schmalz G., Redlich В., Schulz I., Monkman G., Ganichev S. D. Spectroscopic study of human teeth and blood from visible to terahertz frequencies

for clinical diagnosis of dental pulp vitality // J. Infrared Milli. Terahz. Waves. 2012. Vol. 33. P. 366-375.

8. Recur B., Younus A., Salort S., Mounaix P., Chassagne B., Desbarats P., Caumes J.-P., Abraham E. Investigation on reconstruction methods applied to 3D terahertz computed tomography // Opt. Express. 2011. Vol. 19. P. 5105-5117

9. Federici J. F., Schulkin B., Huang F., Gary D., Barat R., Oliveira F., Zimdars D. THz imaging and sensing for security applications—explosives, weapons, and drugs // Semicond. Sci. Technol. 2005. Vol. 20. P. S266.

10. Hoshina H., Sasaki Y., Hayashi A., Otani C., Kawase K. Non-invasive mail inspection system with terahertz radiation // Appl. Spectrosc. 2009. Vol. 63. P. 8186.

11. Zeitler J. A., Taday P. F., Newnham D. A., Pepper M., Gordon K. C., Rades T. Terahertz pulsed spectroscopy and imaging in the pharmaceutical setting—a review // J. Pharm. Pharmacol. 2007. Vol. 59. P. 209-23.

12. Roggenbuck A., Schmitz H., Deninger A., Cámara Mayorga I., Hemberger J., Güsten R., Grüninger M. Coherent broadband continuous-wave terahertz spectroscopy on solid-state samples // New J. Phys. 2010. Vol. 12. P. 043017.

13. Lee W.-H., Lee W. Food inspection system using terahertz imaging // Microwave and Opt. Tech. Lett. 2014. Vol. 56. P. 1211-1214.

14. Ok G., Kim H. J., Chun H. S., Choi S.-W. Foreign-body detection in dry food using continuous sub-terahertz wave imaging // Food Control. 2014. Vol. 42. P. 284-289

15. Fukunaga K., Hosako I., Duling I. N., Picollo M. Terahertz imaging systems: a non-invasive technique for the analysis of paintings // Proc. SPIE Optics for Arts, Architecture, and Archaeology II. 2009. P. 73910D

16. Ohrstrom L., Bitzer A., Walther M., Riihli F. J. Technical note: Terahertz imaging of ancient mummies and bone // Am. J. Phys. Anthropol. 2010. Vol. 142. P. 497-500.

17. Yasui T., Kabetani Y., Saneyoshi E., Yokoyama S., Araki T. Terahertz frequency comb by multifrequency-heterodyning photoconductive detection for high-accuracy, high-resolution terahertz spectroscopy // Appl. Phys. Lett. 2006 Vol. 88. P. 241104.

18. Udem Th., Holzwarth R., Hansch T. Optical frequency metrology // Nature. 2002. Vol.416. P. 233-237.

19. Keilmann F., Gohle C., Holzwarth R. Time-domain mid-infrared frequency-comb spectrometer // Opt. Lett. 2004. Vol. 29, P. 1542.

20. Hsieh Y.-D., Iyonaga Y., Sakaguchi Y., Yokoyama S., Inaba H., Minoshima K., Hindle F., Takahashi Y., Yoshimura M., Mori Y., Araki T., Yasui T. Terahertz comb spectroscopy traceable to microwave frequency standard // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2013. Vol. 3. P. 322.

21. Hansch T. W., Picque N. Laser spectroscopy and frequency combs // J. Phys.: Conf. Ser. 2013. Vol. 467. P. 012001.

22. Yasui T., Nose M., Ihara A., Kawamoto K., Yokoyama S., Inaba H., Minoshima K., Araki T. Fiber-based, hybrid terahertz spectrometer using dual fiber combs // Opt. Lett. 2010. Vol. 35. P. 1689.

23. Kim Y., Yee D.-S., Yi M., Ahn J. High-speed high-resolution terahertz spectrometers // J. Korean Phys. Soc. 2010. Vol. 56. P. 255.

24. Hsieh Y.-D., Iyonaga Y., Y. Sakaguchi, S. Yokoyama, H. Inaba, K. Minoshima, F. Hindle, Y. Takahashi, M. Yoshimura, Y. Mori, T. Araki, and T. Yasui, Spectrally interleaved, comb-mode-resolved spectroscopy using swept dual terahertz combs // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2013. Vol. 3. P. 322.

25. Hsieh Y.-D., Iyonaga Y., Sakaguchi Y., Yokoyama S., Inaba H., Minoshima K., Hindle F., Araki T., Yasui T. Spectral interleaved, comb-mode-resolved spectroscopy using swept dual terahertz combs // Sci. Rep. 2014. Vol. 4. P. 3816.

26. Yokoyama S., Nakamura R., Nose M., Araki T., Yasui T. Terahertz spectrum analyzer based on a terahertz frequency comb // Opt. Express. 2008. Vol. 16. P. 13052.

27. Jackson J.B., Bowen J., Walker G., Labaune J., Mourou G., Menu M., Fukunaga K. A survey of terahertz applications in cultural heritage conservation sciencc // IEEE Trans. THz Sci. Technol. 2011. Vol. 1. P. 220-231.

28. Filippidis G., Massaouti M., Selimis A., Gualda E. J., Manceau J.-M., Tzortzakis S. Nonlinear imaging and THz diagnostic tools in the service of cultural heritage // Appl. Phys. A. 2012. Vol. 106. P. 257-263.

29. Koch M., Hunsche S., Schuacher P., Nuss M. C., Feldmann J., Fromm J. THz-imaging: a new method for density mapping of wood // Wood Sci. Technol. 1998. Vol. 32. P. 421-427.

30. Groves R. M., Pradarutti B., Kouloumpi E., Osten W., Notni G. 2D and 3D non-destructive evaluation of a wooden panel painting using shearography and terahertz imaging // NDT&E Intern. 2009. Vol. 42. P. 543-549.

31. Ohrstrom L., Bitzer A., Walther M., Riihli F. J. Terahertz imaging of ancient mummies and bone // Am. J. Phys. Anthropology. 2010. Vol. 142. P. 497-500.

32. Mounaix P., Younus A., Delagnes J. C., Abraham E., Canioni L., Fabre M. Spectroscopy and terahertz imaging for sigillography applications // J. Eur. Phys. Soc. 2011. Vol. 6. P. 11002.

33. Jackson J. B., Mourou M., Whitaker J. F., Duling III I. N., Williamson S. L., Menu M., Mourou G. A. Terahertz imaging for non-destructive evaluation of mural paintings // Opt. Commun. 2008. Vol. 281. P. 527-532.

34. Adam A. J. L., Planken P. C. M., Meloni S., Dik J. Terahertz imaging of hidden paint layers on canvas // Opt. Express. 2009. Vol. 17. P. 3407-3416.

35. Labaune J., Jackson J. B., Pages-Camagna S., Duling I. N., Menu M., Mourou G. A. Papyrus imaging with terahertz time domain spectroscopy // Appl. Phys. A. 2010. Vol. 100. P. 607-612.

36. Seco-Martorell C., Lopez-Dominguez V., Arauz-Garofalo G., Redo-Sanchez A., Palacios J., Tejada J. Goya's artwork imaging with Terahertz waves // Opt. Express. 2013. Vol. 21. P. 17800-17805.

37. Pavel'ev D. G., Demarina N. V., Koshurinov Yu. I., Vasil'ev A. P., Semenova E. S., Zhukov A. E., Ustinov V. M. Characteristics of planar diodes based on heavily doped GaAs/AlAs superlattices in the terahertz frequency region // Semiconductors. 2004. Vol. 38. P. 1105.

38. Paveliev D. G., Koschurinov Yu. I., Ustinov V. M., Zhukov A. E., Lewen F., Endres C., Baryshev A. M., Khosropanah P., Zhang W., Renk K. F., Stahl B. I., Semenov A., Huebers H.-W. Short GaAs/AlAs superlattices as THz radiation 1 sources // Proceedings of the 19th International Symposium on Space Terahertz Technology, W. Wild, ed. (Groningen, the Netherlands, 2008). P. 319-328.

39. Rogalski A., Sizov F. Terahertz detectors and focal plane arrays // Opto-Electron. Rev. 2011. Vol. 19. P. 346.

40. Winnerl S., Pavel'ev D.G., Koschurinov Yu., Ignatov A.A., Melzer B., Schaposcgnikov S., Ivanov S., Ustinov V., Kop'ev P.S., Schomburg E., Regl H.-J., Semenov A.D., Grenzer J., Renk K.F. Quasistatic and dynamic interaction of high-frequency fields with miniband electrons in semiconductor superlattices // Phys. Rev. B. 1997. Vol. 56. P.10303-10307.

41. Cazzoli G., Cludi L., Cotti G., Dore L., Esposti C. D., Bellini M., Denatale P. The rotational spectrum of CHF3 in the submillimeter-wave and far-infrared

region: Observation of the K = 3 line splitting // J. Mol. Spectrosc. 1994. Vol. 163. P. 521-528.

42. Bocquet R., Boucher D., Chen W., Papousek D., Wlodarczak G., Demaison J. The submillimeter wave rotational spectrum of fluoroform - Analysis of the K = 3 line doubling // J. Mol. Spectrosc. 1994. Vol. 163. P. 291-299.

43. Pashaev M. A., Baskakov O. I., Polevov B. I., Dyubko S. F. Centrifugal distortion in the submillimeter rotational spectrum of fluoroform // J. Mol. Spectrosc. 1988. Vol. 131. P. 1.

44. Kawashima Y., Cox A. P. Microwave Spectra of CF3H and CF3D in the v6 = 1 state: Direct /-type resonance transitions and J= 3<—2 transition // J. Mol. Spectrosc. 1976. Vol. 61. P. 435.

45. Paveliev D. G., Koshurinov Y. I., Ivanov A. S., Panin A. N., Vax V. L., Gavrilenko V. I., Antonov A. V., Ustinov V. M., Zhukov A. E. Experimental study of frequency multipliers based on a GaAs/AlAs semiconductor superlattices in the terahertz frequency range // Phys. Semicond. Devices. 2012. Vol. 46. P. 121-125.

46. Grischkowsky D. R. THz photonics: The synergy of ultrafast optics, electronics, microwaves and quasi-optics // Terahertz Sci. Technol. 2012. Vol. 5, P. 48.

47. Vaks V. High-precise spectrometry of the terahertz frequency range: The methods, approaches and applications // J. Infrared Milli Terahz Waves. 2012. Vol. 33. P. 43.

48. Townes C. H., Schawlow A. L. Microwave Spectroscopy. Dover. 1975.

49. Tretyakov M. Y., Koshelev M. A., Tonkov M. V. Low rotational transitions of the CF3H molecule: The pressure-induced shift and broadening // Opt. Spectrosc. 2006. Vol. 100, P. 689-696.

50. Koshelev M. A., Tretyakov M. Yu., Rohart F., and Bouanich J.-P. Speed dependence of collisional relaxation in ground vibrational state of OCS: Rotational behavior// J. Chem. Phys. 2012. Vol. 136. P. 124316.

51. Koshelev M. A., Tretyakov M. Yu. Collisional broadening and shifting of OCS rotational spectrum lines // J. Quant. Spectrosc. Radiative Transfer. 2009. Vol. 110. P. 118.

52. Golubiatnikov G.Yu., Lapinov A.V., Guarnieri A., Knöchel R. Precise Lamb-dip measurements of millimeter and submillimeter wave rotational transitions of 16012C32S // J. Mol. Spectrosc. 2005. Vol. 234. P. 190.

53. Evenson K. M., Jennings D. A., Petersen F. R. Tunable far-infrared spectroscopy//Appl. Phys. Lett. 1984. Vol. 44. P. 576-578.

54. Bellini M., De Natale P., Inguscio M. Progress in far-infrared precision spectroscopy // Laser Phys. 1994. Vol. 4. P. 408-411.

55. Boucher D., Bocquet R., Burie J., Chen W. A far-infrared heterodyne sidebands spectrometer//J. Phys. Ill France. Vol. 4. P. 1467-1480.

56. Fukunaga K., Ogawa Y., Hayashi S. Application of terahertz spectroscopy for character recognition in a medieval // IEICE Electronics Express. 2008. Vol. 5. P. 223-228.

57. Labaune J., Jackson J., Fukunaga K., Menu M., G. Mourou. Terahertz Time Domain Imaging of Clay Artefacts // EOS AM 2010 TOM - Terahertz Science And Technology, Paris, France. 2010. P. 2-3.

58. Fukunaga K., Picollo M. Terahertz spectroscopy applied to the analysis of artists' materials // Appl. Phys. A. 2010. Vol. 100, P. 591-597.

59. Kurabayashi, T., Sakai S., Fujino K. Sub-terahertz Imaging of Painted Steel // Proceeding of the International Conference of IRMMW-THz 2010, Rome, 2010, P. 5612796.

60. Walker G. C., Bowen J. W., Matthews W., Roychowdhury S., Labaune J., Mourou G., Menu M., Hodder I., Jackson J. B. Sub-surface terahertz imaging through uneven surfaces: visualizing Neolithic wall paintings in (^atalhoyiik // Opt. Express. 2013. Vol. 21. P. 8126-8134.

61. Piesiewicz R., Jansen C., Wietzke S., Mittleman D., Koch M., T. Kiirner, Properties of building and plastic materials in the THz range // Int. J. Infrared Millimeter Waves. 2007. Vol. 28. P. 363-371.