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
随着太赫兹源、探测器和功能器件等核心元件得到长足发展，太赫兹光谱、通信和成像等系统在此基础上得到了初步应用。在这些技术逐步走向成熟的过程中，对太赫兹波的驾驭能力提出了更高的要求。其中，太赫兹波束调控器件对自由空间太赫兹波的振幅、相位、偏振、手性和波前进行多参量、多维度、动态的操控，成为构建各类太赫兹系统的核心技术与关键元件。
然而，相较于普通被动功能元件和简单主动调制器件，太赫兹波束调控往往涉及对多个电磁参量时空分布的动态操控，传统微波与光波波段的波束调控技术往往无法直接迁移到太赫兹波段，这给器件原理、设计方法、制备工艺和表征技术都带来了新的重大挑战，使这一领域迅速成为太赫兹技术领域研究的热点与难点。由于该领域涉及众多知识的交叉融合，往往令初入该领域的研究者感到千头万绪、无从下手。
本书作者为常胜江、范飞教授团队，在太赫兹微结构功能器件与波束调控技术领域开展了多年的研究，希望能够通过本书总结出一些共性知识，并给出一些典型研究成果作为研究案例，对读者有所启示。本书共9章。第1章简要介绍太赫兹及其波束调控技术，介绍基本概念、发展现状与动态；第2章系统介绍太赫兹波束调控的电磁理论基础，涉及人工电磁微结构的局域和非局域衍射调控理论、偏振调控理论和幅相动态调控理论；第3章介绍太赫兹波束调控的实验表征技术，包括时域光谱技术、偏振与手性光谱表征技术及单频传输与探测技术；第4~8章从不同角度和技术路线展示太赫兹波束调控、动态扫描与波前整形的研究，包括偏振旋转与光学抽运的波束偏折、级联调控、大角度偏折、机械式波束扫描、液晶超表面主动偏折与波前调控、磁光超表面主动偏折与波前调控，这些技术有望广泛应用于通信、雷达和成像系统中；第9章展示了太赫兹波束调控与光谱检测技术的融合，应用于手性物质的检测中。
本书亮点
首次系统性地介绍太赫兹主动波束调控技术的最新原理、方法和典型器件实现方案，内容涵盖机械、光场、电场、磁场等多种外场主动调控方式。
强调了太赫兹波段多电磁参量调控的概念，涉及太赫兹波束强度、相位、偏振、自旋和轨道角动量等多种电磁参量的主动调控技术，增加了电磁信息调控的维度。
创新性地突破传统周期性天线阵列的波束调控局限，引入非局域衍射调控、级联控制、摩尔手性、非互易手性等太赫兹电磁调控前沿概念与技术，实现对太赫兹空间极化和相位分布的灵活高效调控。
本书内容
本书针对太赫兹通信、雷达、成像和传感系统中波束调控技术的重要应用，系统介绍了太赫兹波束调控前沿研究进展，重点阐述了太赫兹波束调控的基本原理、设计方法、器件制备和表征技术；内容涉及半导体光电调制、机械调控、液晶调控和磁光调控等多种动态波束调控方法，涵盖太赫兹波束强度、偏振、自旋和轨道角动量等多种电磁参量的主动调控技术；并探讨太赫兹波束调控在传感检测、信号调制、扫描成像中的重要应用。
本书可供从事太赫兹应用系统、太赫兹功能器件、太赫兹光场调控等领域的科研人员作为参考，也可用于电磁场与微波、光电信息等相关专业研究生和高年级本科生教学作为参考书。
作者简介
范飞，南开大学教授、博士生导师、副院长，天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室副主任，南开大学百名青年学术带头人。研究方向为太赫兹光谱与传感、微纳光子器件。主持国家和省部级科研项目10项，以第一或通讯作者发表高水平SCI论文110余篇，荣获天津市自然科学二等奖2项(第一和第二完成人)、天津市教学成果特等奖和一等奖各1项，首批天津市青年科技人才、天津市青年人才托举工程等荣誉。
程洁嵘，南开大学教授，博士生导师，国家级青年人才，天津市优秀青年科技工作者。主要研究领域为太赫兹超材料功能器件及其光谱、通信、成像应用。主持国家自然科学基金重点、面上等国家省部级项目5项。获天津市自然科学二等奖2项。在Laser & Photonics Review，Nano Letters， Photonics Research等SCI期刊发表论文40余篇，授权发明专利4项。
常胜江，南开大学教授、博士生导师。中国光学学会理事；天津市光学学会副理事长；中国电子学会太赫兹分会副主任委员。主要从事太赫兹微结构光子器件及其应用、太赫兹手性光谱与传感、成像技术、智能算法研究。主持国家自然科学基金重点项目2项，973计划、863计划项目以及国家重点研发计划项目课题多项。获得2021和2024年度天津市自然科学奖二等奖二项。以通讯作者发表高水平学术论文200余篇。
