浅谈太赫兹波的特点及其在国民经济中的应用

科研探索 与 知识创新
浅谈太赫兹波的特点及其在国民经济中的应用
□ 董庆楠
（第二炮兵指挥学院 湖北·武汉 430012）
摘 要： 太 赫 兹 处 于 电 磁 频 谱 的 特 殊 位 置 ，具 有 不 同 于 X 射 线 和 远 红 外 线 的 特 殊 性 ，在 电 子 、信 息 ﹑通 信 、生 命 、国
太赫兹具有很高的空间分辨率和时间分辨率。 利用取 样测量技术， 太赫兹探测器能够有效地抑制背景辐射噪声 的 干 扰 。 目 前 THz 辐 射 强 度 测 量 的 信 噪 比 可 大 于 10 倍 以 上。而且，THz 波具有非常宽的频谱，可工作在目前隐身技术 所能对抗的波段之外，因此它还能探测隐身目标。 以太赫兹 波作为辐射源的超宽带雷达可以探测比微波雷达更小的目 标和实现更精确的定位， 前者具有更高的分辨率和更强的 保密性，隐身飞机也难逃它的“法眼”。 2.5 大容量、高保密的宽带信息载体
（4）在设计狗的日粮时 ，除应充分考虑动物的基本要求 外， 还应考虑狗的特殊生物学特性， 即饲料的适口性要很
好，狗习惯于啃咬肉、骨头，喜吃肉类及脂肪，为使狗正常繁 殖生长及达到正常生化指标， 饮料中需要有一定的动物蛋 白质与脂肪。 不然的话，动物的采食量会减少，达不到育肥 的目的。
（5）本 试 验 目 的 ，仅 仅 是 针 对 用 于 机 能 实 验 教 学 中 的 实 验狗，其实验多为急性动物实验，若要进行慢性动物实验， 特 别 是 药 物 安 全 性 评 价 ， 建 议 还 是 采 用 国 际 通 用 的 Beagle 狗为好。
太赫兹波的频带宽、测量信噪比高，适合于大容量与高 保密的数据传输，而且太赫兹波处于高载波频率范围，是目 前 手 机 通 信 频 率 的 1000 倍 左 右 ，可 提 供 10 GB/s 的 无 线 传 输速率。 利用太赫兹波进行无线电通信，可以极大地增宽无 线电通信网络的频带，使无线移动高速信息网络成为现实。 太赫兹波比微波能做到的宽带和讯道数多得多， 尤其适合 作为卫星间和局域网的宽带移动通讯。 太赫兹波方向性好， 散射小，在通信领域会大有作为，如卫星间星际通信、同温 层内空对空通信、短程地面无线局域网、短程安全大气通信 等。 3 太赫兹波在国民经济中的具体应用 3.1 对进入特定场所人员进行安全检测
总之，作为一个具有广泛应用前景的新兴学科，在可以 预见的将来，太赫兹技术将和电磁波谱的其它波段一样，给 国民经济发展带来深远的影响。
参考文献： [1] 李 福 利 .太 赫 兹 辐 射 原 理 与 若 干 应 用 [J].激 光 与 红
外.2006.(36). [2] 陈晗. 太赫兹波技术及其应用 [J]. 中国科技信息.
我们常见的现场指挥车、 电台转播车等都需要进行车 内信息传递。 随着信息化系统的广泛使用，车内信息传递逐 渐成为人们不断增长的需求。 确保车内信息快速高效地传 递，对于提高着内信息系统整体效率意义重大。 车载系统各 个处理平台，主要使用有线连接，可靠性高，但是占用空间 很大。 如果使用太赫兹无线局域网，就可以大大节省空间。
2007.(20). [3] 胡 永 生.太 赫 兹 技 术 及 其 应 用 研 究 的 进 展[J].红 外.
2006.(27).
（上接第 65 页） 5 讨论
（1）从 农 村 收 购 的 狗 ，饲 养 在 各 自 不 同 的 农 户 家 中 ，它 们的身体健康状态各异， 作为实验狗极有可能将存在于狗 体的人兽共患病，传染给人，危害学生与教师的健康，因此， 对育肥狗首先应采取综合性措施，包括驱虫、免疫注射等方 法，减少这种危害性。 此外，经过这些处理，保持了狗的健 康，有利于提高肥育效果。
太赫兹波以其独特的性质引起了人们的广泛关注。 对 太赫兹波的特性进行研究， 有助于我们更好的了解太赫兹 波，为使用太赫兹波打下基础。 2.1 特别的穿透能力
THz 辐 射 能 以 很 小 的 衰 减 穿 透 如 陶 瓷 、脂 肪 、碳 板 、布 料、塑料等物质，还可无损穿透墙壁、沙尘烟雾，使得其能在 某些特殊领域发挥作用。 如太赫兹探测器可直接发射太赫 兹波透过墙壁，于室外对室内进行探测，免去需将探测设施 置于室内的麻烦。 这特别适于防暴警察与室内歹徒对峙时， 可从墙外掌握室内情况，如歹徒位置、武器配置等,极大的确 保警方安全。 2.2 探测安全性高
在会场进行设备间信息传递时，各个单元间的通信，通 常使用既设有线或临时搭建的有线网络。 在各个单元间距 不是很大时， 布设太赫兹短程地面无线局域网就可以实现 局部区域内通信。 无线局域网相对于有线网络而言，布设简 单，耗时少，不易损坏，同时太赫兹无线网络可传输相当于 有线网络的信息量。 即使在露天场地，遇到沙尘、烟雾等恶 劣环境，太赫兹无线通信网依然可以保证通信质量，实现全 天候工作。 太赫兹波的宽带性有效的扩展了电磁频谱的范 围，大大增加了可用通信频率的选择机会，可以缓解目前存 在的电磁兼容问题。 因此，太赫兹无线局域网可确保复杂环 境下通信便捷、畅通。
（2）从 育 肥 试 验 可 以 看 出 ，从 第 四 周 开 始 ，试 验 组 与 对 照组动物的生长率呈现差异， 经统计学分析， 有显著性差 异，并维持到试验结束。 因此，用这一方法育肥实验狗从开 始不久，就是有效的。
（3）采 用 育 肥 狗 的 饲 料 配 方 ，营 养 符 合 狗 的 生 长 要 求 ， 用料量比较少，约为对照组的 70%，有利于 节 约 生 产 中 的 人 力成本，便于管理，虽然单位重量饲料的价格较常规饲料要 高， 但动物的育肥时间较短， 总体成本有可能低于常规方 法。
参考文献： [1] 卢耀增.实验动物学[M].北京医科大学中国协和医科
大 学 联 合 出 版 社 ，1995. [2] Fox,J G,Cohen B J, Loew F M Laboratory
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太赫兹波以其独特的瞬态性、宽带性、相干性和低能性等特 点，被称之为“无线光纤”。 太赫兹通信的容量很大，可提供 10 GB/s 的无线传输 速率，比当前的超宽带技术快几百甚至 上千倍。 太赫兹波长相对于微波更短，在完成同样功能的情 况下，天线的尺寸可以做的更小，其它的系统结构也可以做 的更加简单、经济，便于在车上使用。 指车使用太赫兹无线 局域网后，不仅可以实现信息快速高效地传递，而且节省下 来的空间可用来增加更多的功能模块，增强其信息化效能。 3.4 布设太赫兹短程地面无线局域网
太赫兹的光子能量很低，只有毫电子伏特，因此不容易
破坏被检测物质。 如果用太赫兹检测物质，就可以发现内部 瑕疵而又不损害该物质。 不同于 X 射线，太赫兹射线是一种 不电离的射线，所以，太赫兹波适合于对生物组织进行活体 检查。 它们还可以穿透衣服、包装，甚至于渗透人体几毫米 深，因此，太赫兹波也是安全检查和医学应用的理想工具。 例如，用于人体成像的 X 光的光子能量高，对人体所造成非 常大的伤害，而应用太赫兹技术ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成的成像设备，则能将这 种照射对人体的伤害降低 100 万倍。 2.3 具有识别物质和成像能力
防、航天等方面蕴含着巨大应用前景。 本文首先分析了太赫兹波的特点,然后介绍其在国民经济发展中的具体应用
前景。
关键词： 太赫兹 无损检测 无线局域网
中图分类号： O46
中图分类号： A
文章编码： 1007-3973（2009）07-078-02
1 引言 太 赫 兹 （THz， 全 称 为 Terahertz） 波 就 是 频 率 在 0.1—
10THz （波长为 3mm— 30 μ m） 范围内的电磁波 （1THz= 1012GHz）。 太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，如 图一所示。 其长波段方向与毫米波（亚毫米波）相重合，而在 短波段方向与红外线相重合。
图 1 太赫兹波段在电磁波谱中的位置
由于其频率范围处于电子学和光子学的交叉区域，太 赫兹波的理论研究处在经典理论和量子跃迁理论的过渡 区，其性质表现出一系列不同于其它电磁辐射的特殊性：从 物理学看，THz 波介于毫米波与红外光之间，处于电子学向光 子学的过渡区，相对于其它波段的电磁波，如微波和 x 射线 等，具有非常强的互补特征；从频域上看，THz 波覆盖半导体 以及等离子体的各特征能量、有机和生物大分子(如蛋白质和 毒品)等的转动和振动能量等；从应用角度看，THz 波的频 带 宽、测量信噪比高、适合于信息领域的高空间和时间分辨率 成像与信号处理、大容量与高保密的数据传输、射电天文探 测、大气与环境监测、实时与安全的生物与医学诊断等等。 2 太赫兹波的特点分析
研究表明大量有机分子、 半导体能量特征在太赫兹范 围，每种材料的太赫兹频谱特征是不同的。 只要建立了这些 物质的太赫兹频谱特征数据库，就可以采取“指纹”识别的 方法来进行检测。 太赫兹波除了识别物质外，还可以通过反 射波的测量得到物质的图像。 利用成像系统把成像样品振 幅或相位信息进行处理和分析， 就可以得到样品的 THz 图 像。 太赫兹波成像的一个显著特点是信息量大, 可准确显示 物质的内外部信息。 目前太赫兹显微成像的分辨率已达到 几十微米。 2.4 抗背景噪声干扰能力强
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某些特殊场所，如机场，管理非常严格，安全性要求很 高。 为保证进入这些场所的人员未携带限制性物品，管理方 会采取一定的安全检测措施。 目前采取的措施主要包括用 X 射线进行箱包的检测和用金属探测器进行人身检测。 如 果这些人员随身携带陶瓷、强性塑料等非金属的限制物品， 使用金属探测器就无法检测出来，而 X 射线电离性太强，对 人体会造成很大损害，也不适用。 太赫兹探测器正好可以解 决这个问题。 它不但可以得到随身携带的金属或非金属物 品的图像信息，而且对人体的损害几乎为零。 因此，用太赫 兹探测器进行安全检测，兼顾了安全性和准确性两项要求。 3.2 在维护或测试火箭等精密仪器时进行无损检测