太赫兹波文献综述
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太赫兹波文献综述.doc如对你有帮助,请购买下载打赏,谢谢!太赫兹波技术摘要:太赫兹波是一个非常有科学价值但尚未被完令认识和利用的电磁辐射区域,它在成像、医学诊断、信息通信、空问、天文学乃至军事等领域都有着广阔的应用前景。
本文从总体上介绍了太赫兹波的独特性质、臆用领域,阐述了太赫兹波的产生、太赫兹波探测的机理和方法,并简单讨论了太赫兹技术的发展前景:被誉为21世纪影响人类未来的十大技术之一的太赫兹波科学技术,将会在未来的数年问逐渐成熟并得到广泛的应用。
引言太赫兹渡(又称THz波、T射线)通常足指频率在0.1—10THz范围内的电磁辐射,在电磁波谱上位于微波和红外线之间。
THz频段是一个非常有科学价值但尚未被完全认识和利用的最后一个电磁辐射区域。
许多年来,由于缺乏切实可行的THz 波产生方法和检测手段,人们对THz波段的特性知之甚少,以致于该波段被称为电磁波谱中的“THz空隙”。
正文1太赫兹波的独特性质太赫兹波的频率范围处于电子学与光子学的交叉蔓域。
在长波方向,它与毫米波有重叠;在短波方向,它与红外线有重叠。
在频域上,太赫兹处于宏观经典理论向微观量子理沦的过渡区。
①THz脉冲的典型脉宽在亚皮秒量级,不但可以方便地对各种材料(包括液体、半导体、超导体、生物样品等)进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究,而日.通过取样测量技术,能够有效地抑制背景辐射噪音的干扰,得到具有很高信噪比(大于)太赫兹电磁波时域谱,并且具有对黑体辐射或者热背景不敏感的优点;②THz脉冲通常只包含若干个周期的电磁振荡,单个脉冲的频带可以覆盖从GHz 至几十THz的范围,便于在大范围里分析物质的光谱性质;③THz波的光子能量较低,1’r比频率处的光子能量大约只有4 nlV,比x射线的光子能量弱10 7~108倍。
因此THz波不会对生物组织产生导致电离和破坏的有害光,特别适合于对生物组织进行活体检查”“l。
THz光子能量约为可见光,用THz 做信息载体比用可见光和近巾红外光能量效率高得多;④THz波是具有量子特性的电磁波,具有类似微波的穿透能力,同时又具有类似。
太赫兹科学技术研究的新进展

太赫兹科学技术研究的新进展一、本文概述随着科学技术的飞速发展,太赫兹(Terahertz,简称THz)科学技术研究逐渐成为全球范围内的热点领域。
太赫兹波,位于微波和红外线之间,其频率范围在1-10 THz,具有独特的物理和化学性质,如高穿透性、低能量性和宽带信息等,使得太赫兹波在通信、生物医学、安全检查等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在综述近年来太赫兹科学技术研究的新进展,包括太赫兹波的产生、检测、成像技术,以及其在不同领域的应用案例,以期为太赫兹科学技术的进一步发展和应用提供参考和借鉴。
在本文中,我们首先简要介绍太赫兹波的基本概念和特性,然后重点综述太赫兹波的产生和检测技术的最新研究进展,包括光电导天线、光整流、差频产生等太赫兹波产生方法,以及光电导采样、相干采样、热释电探测等太赫兹波检测技术。
接着,我们将介绍太赫兹成像技术的发展和应用,包括透射式太赫兹成像、反射式太赫兹成像和扫描式太赫兹成像等。
我们还将讨论太赫兹波在通信、生物医学、安全检查等领域的应用案例,以及太赫兹科学技术面临的挑战和未来的发展趋势。
通过本文的综述,我们期望能够全面展示太赫兹科学技术研究的新进展,为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和启示,推动太赫兹科学技术的进一步发展和应用。
二、太赫兹波产生与检测技术的新进展近年来,太赫兹波产生与检测技术取得了显著的进展,为太赫兹科学技术的深入研究与应用提供了有力支持。
在太赫兹波产生方面,新型太赫兹源的研究与开发成为热点,如基于光电子学等离子体、量子级联激光器等技术手段的太赫兹源,不断推动太赫兹波产生效率与稳定性的提升。
太赫兹波导与天线技术的发展也加速了太赫兹波在空间中的高效传输与辐射。
在太赫兹波检测方面,新型太赫兹探测器与成像技术的突破为太赫兹波的应用打开了新的领域。
通过改进材料结构与工艺,太赫兹探测器的灵敏度和响应速度得到了显著提升。
太赫兹成像技术在生物医学、安全检查等领域的应用逐渐普及,为疾病的早期诊断与安全监控提供了有力手段。
《基于超材料的太赫兹滤波器研究》范文

《基于超材料的太赫兹滤波器研究》篇一一、引言太赫兹(THz)技术是近年来快速发展并广泛关注的研究领域。
由于其在通信、医疗诊断、安全检测等领域的重要应用,太赫兹波段的技术研究已成为一个前沿的研究课题。
在众多关键技术中,太赫兹滤波器是影响太赫兹系统性能的重要组件。
本文旨在探讨基于超材料的太赫兹滤波器的研究,包括其设计、性能和潜在应用。
二、超材料概述超材料是一种具有特殊电磁性能的人工复合材料。
其独特的电磁特性主要源于其微观结构对电磁波的特殊响应。
超材料在太赫兹波段的应用,如滤波器、透镜、吸收器等,因其具有高效率、高精度和可定制性等优点而备受关注。
三、太赫兹滤波器设计基于超材料的太赫兹滤波器设计主要涉及两个关键步骤:超材料结构设计以及滤波器设计。
首先,超材料结构设计是关键的一步。
设计者需要根据所需的电磁性能,通过调整材料的微观结构(如金属线栅格、开口环谐振器等)来控制电磁波的传播和反射。
这种结构的设计需要考虑多种因素,如材料的选择、尺寸的调整以及排列方式等。
其次,基于超材料结构的太赫兹滤波器设计需要考虑滤波器的性能指标,如中心频率、带宽、插入损耗等。
设计者需要利用仿真软件(如FDTD Solutions、CST等)进行模拟和优化,以实现所需的滤波性能。
四、性能分析基于超材料的太赫兹滤波器的性能分析主要包括仿真分析和实验分析两部分。
仿真分析是通过使用电磁仿真软件对设计的滤波器进行模拟和分析,以预测其性能。
这种分析可以提供滤波器的电场分布、传输特性等重要信息,为实验提供理论依据。
实验分析则是通过制备实际的滤波器样品,并使用太赫兹测试系统对其性能进行测试和分析。
实验结果可以与仿真结果进行对比,以验证设计的正确性和有效性。
五、潜在应用基于超材料的太赫兹滤波器具有广泛的应用前景。
首先,它可以应用于通信领域,作为太赫兹通信系统中的关键组件,提高通信系统的性能和稳定性。
其次,它可以应用于医疗诊断领域,用于检测和诊断疾病,提高医疗诊断的准确性和效率。
太赫兹波在材料中的应用研究

太赫兹波在材料中的应用研究第一章:引言太赫兹波是介于微波和红外光之间的电磁波,其频率范围一般为0.1-10THz。
由于其低能量和非电离辐射特征,太赫兹波被广泛用于无损检测、医学图像、材料分析、通信和生物学研究等领域。
作为一种新兴技术,太赫兹波技术在材料科学和工程中具有重要的应用价值。
本文将依次讨论太赫兹波在材料学中的应用研究,包括太赫兹波的物理机制、材料的电磁响应、太赫兹光谱学、材料成像和表征等方面。
第二章:太赫兹波的物理机制太赫兹波是电磁波,它的电场和磁场的振幅均垂直于传播方向。
与其他电磁波相比,太赫兹波的频率相对较低,波长相对较长。
太赫兹波的电磁能量一般被吸收或者散射,而不是被电离。
太赫兹波能够穿透很多非导体材料,并且具有良好的分辨率,因此在材料成像和表征中具有重要的应用价值。
第三章:材料的电磁响应材料的电磁响应是描述材料吸收、反射、漫反射和散射等特性的物理量。
太赫兹波可以通过对材料的电磁响应进行测量来研究材料的物理特性。
材料的电磁响应主要与材料的电导率、磁导率以及极化率等有关。
对于非导体材料而言,太赫兹波是被材料的极化率所主导的。
因此,太赫兹波能够研究材料的晶体结构、分子结构和化学键等信息,这对于新材料的研究和合成具有重要的意义。
第四章:太赫兹光谱学太赫兹光谱学是研究材料在太赫兹波段内的光谱响应的学科。
太赫兹光谱学是一种非常有前途的光谱学研究方法,因为太赫兹波能够探测到大量常见分子的振动谱和光学谱。
常见的应用包括化学、生物医学、材料和安检等领域。
太赫兹光谱可以提供很多与其它光谱测量方法无法得到的信息,如在材料制备和表征中提供的结构信息、有机分子的振动模式等。
第五章:材料成像和表征太赫兹波可以用于材料成像和表征。
材料成像是指使用太赫兹波技术来进行非破坏性的图像采集。
太赫兹波的成像分辨率可以达到数百微米到数毫米的范围,因此太赫兹波成像技术是一种很有前途的材料表征方法。
太赫兹波成像技术可以用于观察材料的组织结构、热分布、膜厚度等方面的信息。
太赫兹技术综述

太赫兹波技术应用及发展简述******2019年12月1 太赫兹波简述1.1 太赫兹波背景太赫兹波是(THz)波是一种频率介于0.1~10THZ、波长介于3000~30μm的电磁波。
太赫兹波在电磁波谱中的位置位于微波与红外辐射之间。
(如图1所示)由于太赫兹波直接在长波段与毫米波相重合,在短波段与红外光相重合,与之相应,其研究手段有电子学理论过渡为光子学理论。
所以太赫兹波是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区,也是电子学向光子学的过渡区,称为电磁波谱的“太赫兹空隙(THz gap)”。
图1 电磁波谱中太赫兹波相对位置相对于电磁波谱中其余波,太赫兹波因其波长具有特殊性质。
即对于非金属材料(陶瓷、木材、高分子化合物、纸、非极性液体)具有良好穿透性能;对于极性液体(水) ,表现出强烈的吸收性质;而对于金属材料,则表现出很高的反射性质。
[1] 这使得太赫兹波成为理想的透射成像媒质。
目前,基于太赫兹波的性质,其被广泛应用于安全检查、航空航天、生物医学、雷达通信等领域,具有良好的发展前景。
1.2 太赫兹波性质太赫兹波综合了电子学与光子学的优越性能,在保留其电磁波特性的基础下,具有许多不同于其他电磁波的性能,诸如指纹特性、高穿透性与生物安全性等独特的优势。
A.指纹特性太赫兹波具有指纹特性,可以识别不同物质的分子结构信息。
其原理如下:物质有分子构成,由于大多数物质的晶格振动等物理性质存在差异,且其数值范围恰好对应于太赫兹波范围中,因此每一种物质在太赫兹波段中的波段透射-吸收光谱的位置、强度和形状均不相同。
[1]这种微小的差异可以识别出物质的变化,使得物质在太赫兹波的光谱中具有其独特性,太赫兹光谱由此被称为分子光谱。
综上所述,太赫兹波可以根据物质的物理性质对不同物质进行仔细甄别,基于该性质的太赫兹波光谱识别技术被广泛利用。
图2 常见金属物质晶格空间分布B.高穿透性太赫兹波作为电磁波,其波长较短,因此具有良好穿透性。
根据目前的研究,太赫兹波对于有极电介质、无极电介质及金属导体的透射性有较大差别,这种差别一定程度上可以作为其检测物质的参考。
太赫兹科学技术的综述

太赫兹科学技术的综述太赫兹科学技术是一门新兴的跨学科领域,涵盖了电子、物理学、化学、材料学等多个学科,主要研究太赫兹频段(约为0.1~10 THz)的电磁波在生物、材料、化学等领域的应用。
太赫兹波的特点是穿透力强、分辨率高、能量低等,因此在医疗、食品安全检测、无损材料检测等方面具有广阔的应用前景。
近年来,太赫兹技术已经日益成为研究热点和应用热点。
在医疗方面,太赫兹技术可以通过对组织中的分子振动进行分析,实现肿瘤、癌症等疾病的早期检测,同时也可以用于糖尿病等疾病的治疗跟踪。
在食品安全检测方面,太赫兹技术可以实现快速、准确地检测食品中的化学成分、污染物等,对维护人民身体健康具有重要作用。
在材料检测方面,太赫兹技术可以检测材料的内部结构和缺陷,对改善材料的质量、提高生产效率具有重要意义。
目前,太赫兹技术的研究主要围绕着以下几个方面展开:1. 太赫兹光源的研究:太赫兹技术的成功应用的一个重要先决条件是开发出高效、高亮度、可调谐的太赫兹光源,目前研究人员主要探索了其中基于超快激光脉冲产生的太赫兹光源、基于电子枪加速产生的太赫兹光源等不同的方法。
2. 太赫兹波的调制和控制:太赫兹波的频段虽然广阔,但是在可控制和调制太赫兹波属于难题,目前的研究主要集中在太赫兹波的调制和控制技术上,涉及到各种太赫兹工具(如太赫兹三角、太赫兹反射器等)的设计制作。
3. 太赫兹波与生物、材料等领域的交叉研究:太赫兹波的应用研究必须结合物理、化学、材料等多个领域的知识,研究人员们正面临着很多有趣的、具有挑战性的课题,例如太赫兹波与纳米材料的相互作用、太赫兹光生物学等。
4. 太赫兹技术应用的探索和开发:太赫兹技术的应用开发和商业化也是研究人员们共同关注的方向。
例如太赫兹成像、太赫兹光谱等技术可作为新型的生物诊断工具,太赫兹波用于媒体通信,太赫兹光谱用于药物品质控制等等。
由此可见,太赫兹科学技术是一项充满前沿性和潜力的研究工作,未来展望可以预期。
《2024年基于超材料的太赫兹滤波器研究》范文

《基于超材料的太赫兹滤波器研究》篇一一、引言太赫兹(THz)技术已成为近几年来科技研究领域中一颗耀眼的明星。
它涉及到物理、化学、生物等多个学科交叉领域,具有重要的科研和实际应用价值。
其中,超材料技术的快速发展为太赫兹技术提供了全新的研究方向。
基于超材料的太赫兹滤波器作为这一领域的热点,因其独特的光学性质和卓越的滤波性能,已成为国内外研究的重要课题。
本文将重点介绍基于超材料的太赫兹滤波器的研究进展,以及其在各种领域的应用前景。
二、超材料概述超材料,作为一种具有独特物理性质的新型材料,近年来受到了广泛的关注。
它具有负折射率、强磁场响应等特殊性质,可实现许多传统材料无法实现的功能。
超材料通常通过亚波长尺度的结构设计来实现其特殊的光学性质,因此其制作工艺复杂,但性能卓越。
三、太赫兹滤波器研究现状太赫兹波位于微波与红外线之间,具有许多独特的性质,如高穿透性、高分辨率等。
因此,太赫兹滤波器在通信、生物医学、安全检测等领域具有广泛的应用前景。
然而,传统的太赫兹滤波器存在体积大、损耗大等缺点。
而基于超材料的太赫兹滤波器则具有体积小、性能优越等优点,因此受到了广泛的关注。
目前,基于超材料的太赫兹滤波器主要通过设计不同的超材料结构来实现对太赫兹波的滤波功能。
这些结构包括但不限于金属-介质-金属谐振器、环形谐振器等。
此外,为了实现更高的滤波性能和更宽的滤波范围,研究者们还在不断探索新的结构和方法。
四、基于超材料的太赫兹滤波器研究进展1. 结构设计:通过设计不同的超材料结构,可以实现不同的滤波功能。
例如,通过设计具有特定频率响应的谐振器结构,可以实现对特定频率的太赫兹波进行滤波。
此外,通过组合不同的结构,还可以实现多通道滤波等功能。
2. 材料制备:为了获得性能优异的太赫兹滤波器,需要使用具有高导电性、高透光性等特性的材料。
目前,常用的材料包括金属、介质材料等。
随着研究的深入,一些新型材料如石墨烯等也逐渐被应用于太赫兹滤波器的制备中。
太赫兹科学技术的综述

太赫兹科学技术的综述引言太赫兹科学技术是指利用太赫兹波段的电磁波进行研究和应用的科学领域。
太赫兹波段是指位于红外光和微波之间的频段,频率范围在0.1 THz到10 THz之间。
太赫兹波段具有许多独特的特性,使其在材料科学、生物医学、安全检测等领域具有广泛的应用前景。
本文将对太赫兹科学技术的研究进展和应用进行综述。
太赫兹波的特性太赫兹波有许多独特的特性,使其在科学研究和技术应用中具有广泛的应用前景。
1. 非破坏性:太赫兹波可以透过许多非透明材料,如塑料、陶瓷等,从而可以进行非破坏性的材料检测和成像。
2. 光谱信息:太赫兹波可以提供物质的光谱信息,帮助研究物质的结构和性质。
3. 低能量:太赫兹波的能量较低,对生物体和材料影响较小,使其在生物医学和安全检测中具备潜力。
太赫兹科学技术的研究进展太赫兹科学技术的研究取得了许多重要进展,以下是其中的几个方面:太赫兹波的发射和检测技术太赫兹波的发射和检测是太赫兹科学技术的基础。
近年来,研究人员开发了许多新的太赫兹波发射和检测器件,例如太赫兹波源、太赫兹探测器等。
这些技术的发展大大提高了太赫兹科学技术的研究水平和应用能力。
太赫兹波在材料科学中的应用太赫兹波在材料科学中具有广泛的应用前景。
研究人员利用太赫兹波可以对材料的结构、成分、缺陷等进行非破坏性的检测和表征。
此外,太赫兹波还可以被用于材料的表面和界面分析等领域。
太赫兹波在生物医学中的应用太赫兹波在生物医学领域也有重要的应用价值。
太赫兹波可以透过皮肤、血液等生物组织,对生物体进行非侵入性的检测和成像。
这使得太赫兹波在病理学、药物筛选等领域具有巨大的潜力。
太赫兹波在安全检测中的应用由于太赫兹波对许多非透明材料的透射性,以及对爆炸物、毒品等物质的特异性吸收能力,太赫兹技术在安全检测领域有广阔的应用前景。
太赫兹波可以用于空港、火车站等场所的安全检查,帮助发现隐藏的危险物品。
结论太赫兹科学技术在过去几年取得了令人瞩目的研究进展和应用成果。
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太赫兹波技术摘要:太赫兹波是一个非常有科学价值但尚未被完令认识和利用的电磁辐射区域,它在成像、医学诊断、信息通信、空问、天文学乃至军事等领域都有着广阔的应用前景。
本文从总体上介绍了太赫兹波的独特性质、臆用领域,阐述了太赫兹波的产生、太赫兹波探测的机理和方法,并简单讨论了太赫兹技术的发展前景:被誉为21世纪影响人类未来的十大技术之一的太赫兹波科学技术,将会在未来的数年问逐渐成熟并得到广泛的应用。
引言太赫兹渡(又称THz波、T射线)通常足指频率在0.1—10THz围的电磁辐射,在电磁波谱上位于微波和红外线之间。
THz频段是一个非常有科学价值但尚未被完全认识和利用的最后一个电磁辐射区域。
许多年来,由于缺乏切实可行的THz波产生方法和检测手段,人们对THz波段的特性知之甚少,以致于该波段被称为电磁波谱中的“THz空隙”。
正文1太赫兹波的独特性质太赫兹波的频率围处于电子学与光子学的交叉蔓域。
在长波方向,它与毫米波有重叠;在短波方向,它与红外线有重叠。
在频域上,太赫兹处于宏观经典理论向微观量子理沦的过渡区。
①THz脉冲的典型脉宽在亚皮秒量级,不但可以方便地对各种材料(包括液体、半导体、超导体、生物样品等)进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究,而日.通过取样测量技术,能够有效地抑制背景辐射噪音的干扰,得到具有很高信噪比(大于)太赫兹电磁波时域谱,并且具有对黑体辐射或者热背景不敏感的优点;②THz脉冲通常只包含若干个周期的电磁振荡,单个脉冲的频带可以覆盖从GHz 至几十THz的围,便于在大围里分析物质的光谱性质;③THz波的光子能量较低,1’r比频率处的光子能量大约只有4 nlV,比x射线的光子能量弱10 7~108倍。
因此THz波不会对生物组织产生导致电离和破坏的有害光,特别适合于对生物组织进行活体检查”“l。
THz光子能量约为可见光,用THz 做信息载体比用可见光和近巾红外光能量效率高得多;④THz波是具有量子特性的电磁波,具有类似微波的穿透能力,同时又具有类似光波的方向性。
THz波也可以被特定的准光学器件反射、聚焦和准直,可以在特定的波导中传输。
THz波对于很多非极性物质具有较强的穿透能力,可以穿透很多对于可见光和红外线不透明的物质如塑料、瓷、有机织物、木材、纸等,因而可用来已经包装的物品进行质榆或者用于安全榆查。
2太赫兹波的应用技术THz波频率很高(波长比微波小1 000倍以上),因而其空间分辨串很高;THz脉冲很短(飞秒级),因而THz辐射又具有很高的时间分辨率。
Ttlz时域光谱技术和THz 成像技术就构成了THz应刚的两个主要关键技术。
2.1 THz时域光谱技术八十年代由AT&T、Bell实验宰和IBM的T.J.Watson研究中心发展起来的,是最新的太赫兹技术”。
T也一TDS技术具有很多优点,如大带宽、高信噪比、可在室温下下作等,这些优点促成了THz—TDS技术越来越多的应用。
太赫兹时域光谱技术作为最新的太赫兹技术,近十年来已经得到了相当的发展和应用。
但是目前THz—TDS技术的光谱分辨率与窄波段技术相比还很粗糙,其可以测量的频谱围也比傅立叶变换光谱(FTS)技术小。
提高光谱分辨率和扩大测量频谱围将足未来THz—TDS技术发展的主要方向。
2.2 THz成像技术”⋯THz渡广泛应用于无损检测领域,因此各种THz波成像技术成为THz波应用技术中最主要的研究方向。
THz波成像技术有很多种,不同的THz波成像技术有着不同的应用,但目前这些成像技术大多尚在研究中.主要有:①用光电导偶极子的T射线常规成像技术;②用CCD摄像机的电光T射线成像技术;③使用单周期脉冲T射线通过时间反演进行物体重构的成像技术;⑧利川基尔霍夫移动的T射线反射成像技术;⑤动态孔径和暗场T射线成像技术;3太赫兹波的应用领域太赫鼓时域光谱(THz—TDS)技术是20世纪80 THz时域光谱技术和11Hz成像技术在很多基础研究领域、生物医学领域、公共安全领域、信息通信领域甚至军事领域中都有着广阔的应用前景。
3.1医学领域由于THz波具有类似x射线的穿透能力,而且其光子能量较低,没有x射线对活体组织的破坏作刚,因此THz波成像技术已经成为医学检查的一个有效工具。
癌变组织和正常组织的THz渡具有不同的振幅、波形和时间延迟,对人体组织器官进行THz成像,可以从中得到肿瘤的大小和形状,可做出肿瘤的早期诊断。
目前英国剑桥大学、日本东芝欧洲研究院等机构已经实现丁对皮肤癌、乳腺癌和牙齿等的THz波成像,获得的图像成为外科诊断和治疗的重要依据。
3.2安全检查领域由于物质的THz光谱具有指纹特性,冈而可阱运用THz时域光谱技术检测包裹或信什中的毒品、爆炸物以及生物化学危险品等。
可实现非接触、非破坏性的探测。
美国911事什后,在信封中夹带生物病毒的恐怖活动曾引起了极大的恐慌和混乱,而THz波探测技术为防止此类恐怖活动提供了一个有力的T具。
同样的方法还可用于多种生物大分子以及基因的分析与鉴别。
THz波可以穿透衣物、纸盒、靼料等电介质,而液态水、金属等对于THz波具有强烈的吸收,因此THz波成像可以作为x射线成像、金属探测器的互补技术运用于机场、海关等处的安全检查。
目前英国剑桥大学已经获得了人体的THz波透视图象。
3.3通信领域THz波在通信方面的应用(如卫星间通信、短程大气通信、短程地面无线局域网通信等)一直受到各方面的高度重视。
THz波是很好的宽带信息载体,它比微波的带宽和讯道数多得多,特别适合用作卫星问、星地间及局域网的宽带元线通信。
rHz 波用于通信可以获得10 Gbps的无线传输速度,这比当前的超宽带技术还要快儿百到一千倍。
与可见光和红外线相比,THz波同时具有极高的方向性以及较强的云雾穿透能力,因而THz通信可以以极高的带宽进行高卫星通信。
由于金属和水对于TtIz波有强烈的吸收,THz波无线通信技术非常适合用于军事通信。
3.4天文学领域FHz是射电天文学极其晕要的频段,美国国家航空航天局(NASA)对于宁宙背景辐射的研究结果表明,在可观测的星系辐射中,亚毫米波和太赫兹波占相当大的比例,这些辐射大多来自低温的宇宙尘埃,较老的星系(如银河系等)就充满了这样的宇宙尘埃,因此观测和分析这些太赫兹波段的辐射就成为天文学家研究宇宙的一个重要手段。
小型太赫兹波空间探测器则可用于小行星和彗星探测,欧洲航天局计划发射的卫3.5其他领域THz技术还可应用于国防军事领域,如THz雷达分辨率很高,可成为未来高精度雷达的发展方向,可以完成远程监视、武器探测以及在战场上显示前方灰尘或烟雾中的坦克等任务。
大气层巾的水、氧气、氮化物、氯化物等同样辐射THz渡,通过卫星携带的THz波探测器,可以对大气中这些气体的含量及分布等进行监测,从而为近年来引起广泛关注的全球气候变暖、臭氧层消失等世界性的环境问题,提供大量第一手的数据和资料。
、THz波在物理学、等离子熔融诊断学、电子束诊断学及THz波显微成像学等研究领域也有着广泛应用前景。
4太赫兹波的产生THz波的产生是THz科学技术的关键。
缺乏大功率、低成本、便携式的室温发射源是当前THz技术发展的最主要的障碍。
常见的用于产生Ⅱk的方法主要有宽带脉冲技术和窄带连续波技术。
4.1宽频带太赫兹发射源大多数宽带THz发射源都是基于不同材料的超短激光脉冲受激发射原理。
如光电导偶极天线技术、光学整流效应、半导体表面技术、等离子体振荡、非线性传输线等。
①20世纪90年代初,D.H.Auston、D.Grisch等人用光电导偶极天线技术产生了THz电磁辐射脉冲。
这种方法是现阶段产生和探测Flfz渡的最常用方法。
其基本原理是:在光电导半导体材料表面淀积金属制成偶极天线电极,用光子能量大于半导体禁带宽度的超短脉冲激光泵浦半导体材料(如低温生长的GaAs等),使半导体材料产生电子一空穴对。
被激发的自由载流子在该外加偏置电压的作用下辆射}}:具有皮秒脉宽的THz电磁辐射脉冲,并通过天线向空间传播:②光学整流产生THz电脉冲的方法出希成等人最先提出。
光整流效应足一种非线性效应,是利用超短激光脉冲(脉宽在亚皮秒量级)和非线性介质(如ZnTe”“电光晶体等)相互作用产生低频电极化场,此电极化场辐射出THz电磁波。
激光脉冲的特征和非线性介质的性质决定了Ⅱ{z波的振幅强度和频率分布;③从裸露的半导体表面产生THz波是基于很多半导体的表面状态被完全占用,于是靠近半导体表面与空气交界处的费米能级被牵制,导带和价带发生弯曲,从而产生一个耗尽区和一个表而强电场E.。
这个电场与交界而垂直,代表值为105 V /cm。
当一个光子能量大于半导体带隙的超短入射光脉冲照射半导体表面时,人射的光载流子在半导体表面耗尽并被表面电场加速,从而产生超短瞬态电流.进而辐射出THz频率的电磁波。
5太赫兹波探测器现阶段THz辐射源大多具有低发射功率与相对较高热背景耦合的特性,冈而需要高灵敏度的探测手段。
在宽波段THz探测中,最常用的方法是基于热吸收的直接探测,需要冷却以降低热背景。
常用的装置是液氦冷却的热辐射测量(bo|ometer),以及利用超导技术研制成功的非常灵敏的超导(SIS)混频技术,它是一种低噪声检测技术,电是目前T比射电天文和大气物理研究的核心技术。
sls 探测器以光子辅助隧穿机制为理论基础,探测频率为0.1~1.2THz;另一种高灵敏度探测器是近t{F来利用声子和电子散射冷却机制发展起来的热电子辐射热计(HEB),其响应频率很快,在l THz辐射的探测上较SIS技术有更好的性能,目前其可探测的最高频率约为5’I'Hz。
上述装置使用方便,但只能测出辐射的强度,仅能做非相干测量,不能提供相位信息,并且灵敏度受到背景辐射的限制。
测嚣太赫兹时域光谱系统中的THz脉冲,需要使H相T探测器。
目前最常用的方法是光电导采样和自由空间电光采样,这两种方法直接记录THz辐射电场的振幅时问波形,由傅立叶变换得到其振幅和相位的光谱分布。
光电导天线足最早用于探测FHz脉冲的相I探测工具。
6结束语太赫兹波科学技术已得到目际学术界的广泛关注,在世纪之交短短数年,国际上戈于走赫兹波的研究机构大量涌现,并取得了很多研究成果。
A赫兹波科学技术被誉为21世纪影响人类未来的十+大技术之一,世界各国对于太赫兹波科学技术的研究都极为重视。
尽管目前太赫兹波器件技术还不成熟,使得太赫兹波虚用技术研究受到很大限制,但是太赫兹波科学技术已经向世人展现诱人的应用前景.。