本书是“十四五”国家重点出版物出版规划项目，《太赫兹科学技术与应用技术丛书》中的一个分册，并获得国家出版基金资助。

本书背景：

电磁波蕴含着大量自然界的秘密，相关技术具有丰富的内涵和广阔的应用。长波光子是波长为微米量级的电磁波（波长3~1000μm），处于经典电磁学与量子理论的过渡区域，是科学界和产业界战略必争的关键领域。长波光子学（long-wavelength photonics，LWP）阐述了长波光子作为信息和能量载体时的行为，其基础理论与核心技术还在高速发展之中，是一门新兴学科。在长波光子波段，光子的波动性增强，粒子性减弱，其“能量等级”刚好卡在一个巧妙的位置，既不像X光那样“凶猛”能穿透人体，也不像无线电波那样“温和”只能传递信息，而是与晶格、生物大分子、氢键的能级密切匹配，可以感知分子振/转动、晶格振动、氢键相互作用、有机化合物基频吸收、生物大分子共振等丰富的物理、化学和生物学信息，测量其强度、波长、偏振、自旋、时间分辨等多元特征，在科技和生活中展现出独特的应用潜力和巨大的研究价值。在刚刚起步的长波光子技术上，我国与世界处在同一起跑线，突破技术瓶颈形成实用技术装备后，有望在工业、医疗、科研和国防等方向发挥重要作用。在工业生产方面，长波光子技术可在无损检测、气体环境监测、食品质量检验、地质勘测与矿物筛选和化工工业过程控制中发挥作用；在医药研究方面，长波光子技术可用于手性药物同分异构体鉴别、蛋白质构象识别、微生物定量检测、癌症、血液疾病诊断和免疫细胞体外培养控制；在科创前沿方面，长波光子可为自动驾驶、非侵入式脑机接口、半导体工艺质量检测、智能穿戴传感器开发和新型光伏材料研发提供新思路；在国防安全方面，长波光子可为战场态势感知、隐蔽通讯、电磁对抗、危爆物品和毒品探测提供全新的手段。长波光子在电磁波谱中占有相当宽的带宽，且尚未得到充分开发。需要重点研究长波光子与物质相互作用及其应用，突破长波光子激发探测的关键理论。

长波光子的能量远低于短波光子，而频率又远比电学波段高。传统电学和光学波段的辐射、调控和探测机制都难以直接运用于长波光子。因此，超宽带长波光子探测技术一直是研究的重点方向，也逐渐成为长波光子学的关键组成部分和研究焦点，其发展历史尚不足20年。本书系统梳理了作者团队10余年来在超宽带长波光子探测方面的研究成果，结合国内外最新进展，旨在构建覆盖“理论－模型－器件－应用”的知识体系。

本书亮点：

十余年磨一剑，系统构建超宽谱段长波光子探测从理论到多维感知的完整技术体系。

1.体系完整，构建“理论-器件-应用”全链条知识闭环

本书不同于仅介绍单一技术的专著，而是系统性地覆盖了从传统长波光子理论、光热电探测物理机制、碳基异质结材料制备，到微纳加工与光场感知（偏振/光谱）的完整知识体系。作者团队将十余年的研究成果系统梳理，为读者提供了一站式了解该领域全貌的权威参考。

2.聚焦前沿，深入探讨光热电转换效率与性能优化难题

本书重点攻克了超宽带长波光子探测中的核心技术瓶颈。第6章和第7章专门针对光热转化效率（含多次散射、等离子体局域场增强等）和热电性能（含电双层调控、材料改性等）进行了深入的方法论阐述，对于致力于提升探测器灵敏度和响应速度的科研人员具有极高的工程实践价值。

3.超越强度探测，实现多维光场信息感知

本书不仅关注光子的“强弱”，更着眼“多元特征”。第8章专门介绍了基于人工微结构的偏振探测和基于光谱编码的光谱测量，标志着该技术从单一的辐射量热向同时获取偏振、波长等更丰富光场信息的跨越，为未来的智能化、高维度探测提供了新思路。

本书内容：

超宽带探测是当前长波光子科学研究的前沿和重点问题之一，在高速通信、高分辨成像、超宽带光谱测量等领域具有重要的应用价值。本书首先阐述了现有超宽带长波光子探测方法的基本原理、关键技术和典型系统，分析了各种探测方法的性能特点、存在的局限性及其优化路径和发展动向；然后详细介绍了新兴的光热电探测技术在超宽带长波光子探测领域的发展动态，论述了光热转换效率提升和热电性能优化的理论和技术方法，以及其在实现长波光子多元信息感知方面的应用路径。

本书可作为长波光子领域科研人员和研究生的参考书和工具书，也可为有关技术人员提供参考。

作者介绍：

赵自然，清华大学研究员，博导，1994年考入清华大学本硕博连读，2004年留校工作至今，现任危爆物品探测技术国家工程研究中心副主任、粒子技术与辐射成像教育部重点实验室主任。长期从事电磁波探测感知理论和成像检测装备研究，在Science Advances、ACS Nano、Chinese Science Bulletin等国内外期刊发表论文150余篇；拥有授权发明专利200余项。围绕电磁波精准感知核心技术攻关，突破长波光子器件和安检反恐装备的“卡脖子”问题，并将成果转化应用于国防军工、防爆安检等领域，入选国家重点人才计划，第一完成人获军事科学技术进步一等奖，北京市科技进步一等奖，中国专利优秀奖、中国发明协会第十四届发明创业奖人物奖特等奖，并被授予“当代发明家”荣誉称号。

王迎新，博士，清华大学工程物理系副研究员、危爆物品探测技术国家工程研究中心研发骨干。主要研究方向为长波光子光谱分析、成像与多维度感知探测。主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目等20余项科研项目。在Science Advances、ACS Nano、Advanced Functional Materials等国际知名学术期刊及学术会议上发表论文130余篇，获得授权发明专利20余项。担任《太赫兹科学与电子信息学报》青年编委。获得军事科技进步一等奖、北京市科学技术进步一等奖、日内瓦国际发明展金奖等荣誉。

陈猛，博士，危爆物品探测技术国家工程研究中心高级工程师。主要研究方向为长波光子探测与光谱技术，涵盖低维纳米材料、人工电磁微结构与深度学习网络算法等多个领域。主持国家自然科学基金青年基金项目、中国博士后科学基金面上项目、北京市优秀人才培养资助项目等。在ACS Nano、Applied Physics Letters等国际知名学术期刊及学术会议上发表论文60余篇，获得授权发明专利8项。入选北京市科技新星计划。

  来  源：文章转自“国防工业出版社”公众号