太赫兹波科学与技术
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。
太赫兹波实验技术的基本原理与应用
太赫兹波实验技术的基本原理与应用太赫兹波，作为一种崭新的电磁波，近年来在科学界引起了广泛的关注。
太赫兹波的频率介于微波和红外光之间，波长较短，穿透力较强，具有许多独特的特性和应用前景。
在本文中，将探讨太赫兹波实验技术的基本原理与应用。
首先，我们来了解太赫兹波的产生原理。
太赫兹波是通过一种称为太赫兹发射器的装置产生的。
太赫兹发射器通常由光源、激发源和检测器组成。
光源产生的光束经过光栅或者其他适当的器件激发，然后产生太赫兹波。
太赫兹波的频率与光源的波长和激发器的特性有关。
太赫兹波在应用上的潜力广泛。
首先，太赫兹波可以穿透许多非金属材料，如塑料、纸张和织物。
这使得太赫兹波在安全检查和文物保护方面具有重要意义。
例如，太赫兹波可以用于扫描包裹或者行李箱中的物品，以检测不同材料的特性。
同时，太赫兹波也可以用于文物的非接触式检测，帮助人们了解古代文化的珍品。
其次，太赫兹波还可以用于医学领域的成像技术。
相比于X射线和核磁共振成像，太赫兹波无辐射且不会对人体造成伤害。
这使得太赫兹波成像具有更广阔的应用前景。
目前，太赫兹波已经成功用于皮肤癌和乳腺癌的早期检测，并有望在未来在临床上得到更广泛的应用。
此外，太赫兹波还可以用于材料科学和化学领域的研究。
太赫兹波与物质的相互作用可以提供关于物质结构和动力学的重要信息。
通过测量太赫兹波的吸收、透射、反射等特性，可以研究物质的光学、电磁、热学等性质。
这对于新材料的开发和应用具有重要的意义。
此外，太赫兹波还被应用于通信和信息技术领域。
以往，太赫兹波无线通信技术受限于设备的制造和传输能力。
然而，最近的研究表明，太赫兹波通信具有广阔的空间和频率资源，有望成为下一代无线通信的新选择。
太赫兹波通信技术在高速数据传输、光电混合、隔离和隐蔽通信等方面具有重要的应用前景。
总结起来，太赫兹波实验技术作为一种前沿的研究方向，其基本原理和应用前景引起了广泛的关注。
太赫兹波的穿透力、成像能力和与物质的相互作用特性使其具备了广泛的应用潜力，包括安全检查、文物保护、医学成像、材料科学研究和通信技术等领域。
太赫兹波技术的研究进展及其应用
太赫兹波技术的研究进展及其应用太赫兹波技术是指频率介于红外光与微波之间，波长为0.1-1毫米的电磁波，又称为“亚毫米波”。
随着技术的不断发展和应用的不断拓展，太赫兹波技术已经成为当今国际物理学和材料学领域最前沿的热门研究领域之一。
1. 太赫兹波技术的基本原理太赫兹波是电磁波的一种，频率介于微波与红外之间，红外光波长比太赫兹波大，微波波长比太赫兹波小。
太赫兹波被认为是一种独特的波段，具有许多红外光和微波波段所不能实现的特殊应用。
在当前的太赫兹波调制技术中，常用的有相位调制、振幅调制、强度调制和时间调制等技术。
在这些调制技术中，相位调制技术和时间调制技术是比较常见的技术方式。
2. 太赫兹波技术的应用领域太赫兹波技术具有非常广泛的应用领域。
在材料科学领域，利用太赫兹波能够对材料的光谱特性进行研究，可用于材料的光谱分析、表征和检测等方面。
在生命科学领域，太赫兹波技术可用于分子结构和分子特性的确定。
利用太赫兹波法，可以不伤害生物体的情况下对生物分子进行研究，是非常重要的新技术领域。
在通信领域，太赫兹波技术具有非常广泛的应用前景。
人们可以利用太赫兹波进行高速数据通信、远程无线通信等等，是非常重要的通信技术领域。
在安防领域，太赫兹波技术可用于雷达、安全检测、探测与侦察、无损检测等多个安全领域。
在反恐、警察工作中也可以利用太赫兹波对可疑物体进行安全检测和探测。
在纳米科学领域中，太赫兹波技术可用于研究纳米结构的表面电荷、离子的传输、电子的物理特性等。
利用这些特性，可以更好地研究纳米技术的性能和应用。
在医药领域，太赫兹波技术可用于医学的影像检测、医学的分子特性和是否产生分子交互作用等等，非常重要的技术领域。
3. 太赫兹波技术的研究进展太赫兹波技术的研究，自20世纪80年代初期开始，近年来，随着技术的不断提高和研究的深入，太赫兹波技术研究取得了较大的进展。
当前太赫兹波技术的研究重点包括：太赫兹材料的设计与制备、太赫兹波源的开发、太赫兹波探测器的设计和制造、太赫兹波光谱分析、太赫兹波成像技术等等。
太赫兹波在生命科学中的应用研究
太赫兹波在生命科学中的应用研究太赫兹波（THz）是指频率介于0.1-10太赫兹之间的电磁波。
相比于其他波长的电磁辐射，太赫兹波具有更强的穿透力和更小的能量，同时也具备了更高的分辨率和特异性。
近年来，太赫兹技术在生命科学中的应用被广泛研究，涉及到了光谱学、成像学、生物物理学等多个领域，尤其是在肿瘤诊断、蛋白质结构解析、紫外线伤害等方面取得了重要进展。
一、光谱学太赫兹光谱学是研究太赫兹频段物质吸收、透射和反射等特性的学科。
太赫兹光谱学具有非侵入性、无辐射、无毒性等优点，可以研究生物大分子的结构、构象、电荷运动等方面的信息，并在药物筛选、疾病诊断等领域得到应用。
例如，利用太赫兹光谱学技术可以快速、准确地分析化合物中的多个有机酸、醇类化合物的含量和分布，还可以检测人体内的葡萄糖浓度，并对血糖异常、糖尿病等疾病进行早期诊断。
二、成像学太赫兹成像技术可以在不破坏样本的情况下，对样品的内部结构进行高分辨率成像，并对混浊液体、生物材料，甚至是活细胞进行成像。
与其他成像技术相比，太赫兹技术具有渗透深度更大、分辨率更高的特点，能够对细胞结构、分子组成、表面特性等进行全方位的扫描。
例如，通过太赫兹测量心肌细胞中水分子的活动情况，可以研究心肌细胞对水分子的吸收和排放能力，进而对心肌组织的功能进行评估和治疗。
同时，太赫兹成像技术也被广泛应用于肿瘤诊断、眼科医学等领域。
三、生物物理学生物物理学是研究生命现象的物理学科，其中涉及了生物大分子的结构、动力学、相互作用等方面。
太赫兹技术在生物物理学中的应用主要是基于其对生物大分子中谷氨酸、赖氨酸等烷基化基团的特异性探测和较高的分辨率，可以对生物大分子的二级结构、折叠特性等进行研究。
例如，太赫兹技术可以结合同位素标记技术，对蛋白质、核酸等生物大分子的动态折叠过程进行实时监测，为疾病防治提供基础数据。
总之，在生命科学中，太赫兹技术的应用研究已经成为一个前沿和热门的领域，随着技术的不断发展和创新，其在临床医学、药物研发、生物学基础研究等方面的应用前景也将不断扩大。
太赫兹波技术在生命科学中的应用
太赫兹波技术在生命科学中的应用随着科技的不断发展，人类对生命科学的理解越来越深入。
而太赫兹波技术作为一种新兴的无线通信技术，在生命科学的研究中起到了极为重要的作用。
本文将从太赫兹波技术的基础知识入手，探讨太赫兹波技术在生命科学中的应用及其前景。
一、太赫兹波技术的基础知识太赫兹波技术是指介于红外线和微波之间的电磁波。
它的频率高于微波，低于红外线，一般在0.1~10 THz的频段内。
太赫兹波的特点是能够穿透非金属材料，但又被具有高强度的电磁场束缚。
因此，太赫兹波技术能够在不破坏物质结构的情况下进行非接触式的探测。
这种技术具有不干扰、无损伤的优点，因此在物质分析、图像检测、医学影像、生物活性等领域具有广泛的应用前景。
二、太赫兹波技术在生命科学中的应用1.生物识别太赫兹波技术能够对生物分子进行特异性的探测，因此被广泛应用于生物识别领域。
例如，利用太赫兹波技术可以对生物组织中含有的蛋白质、糖类等分子进行检测，进一步研究其在疾病中的作用和生理功能。
2.生物医学检测太赫兹波技术还被广泛应用于生物医学检测领域。
太赫兹波能够通过非接触式的方式对生物组织进行探测，避免了传统检测方法可能带来的交叉污染和感染的风险。
例如，太赫兹波技术可以用于体内成像，研究人体深层组织的结构特征和生理功能，为诊断和治疗疾病提供新的手段。
3.药物研发太赫兹波技术在药物研发中也有了重大的应用。
药物的活性成分往往与生物分子之间存在相互作用，太赫兹波技术可以用来研究这种相互作用的性质和动力学过程，从而提高药物研发的效率和成功率。
三、太赫兹波技术在生命科学中的前景太赫兹波技术在生命科学中的应用正日益扩大和深入，同时也存在着一系列的技术和应用难点。
例如，太赫兹波技术的探测效率和精度有待提高，太赫兹波的散射和吸收现象需要进一步研究和解决。
因此，未来的研究方向可以重点关注在太赫兹波源的性能优化、系统的结构设计、探测技术的改进等方面，以期实现太赫兹波技术在生命科学及其他领域的更广泛应用。
太赫兹波技术
太赫兹波技术嘿，朋友们！今天咱来聊聊太赫兹波技术。
这玩意儿可神奇啦，就好像是科技世界里的一把秘密钥匙。
你说啥是太赫兹波呀？它就像是一种特殊的“魔法波动”。
你可以把它想象成是一种特别厉害的信号，能穿透好多东西呢！比如说，我们平时用的手机信号，有时候会被墙壁或者其他东西挡住，信号就不好啦。
但太赫兹波可不一样，它能轻松地穿过去，就像小鱼在水里游一样自由自在。
这太赫兹波技术用处可大了去了！在安检方面，它可是大显身手。
以前安检的时候，是不是得让人拿着仪器在你身上这儿扫扫那儿扫扫，多麻烦呀！有了太赫兹波技术，就不用那么折腾啦。
它能一下子就看清你身上有没有什么危险的东西，又快又准，就像孙悟空的火眼金睛一样。
还有啊，在医疗领域，太赫兹波也能帮上大忙呢！医生们可以用它来更清楚地看到我们身体里的情况，是不是生病了呀，哪里出问题啦，都能看得明明白白。
这可比以前的方法厉害多了吧！你想想，要是没有太赫兹波技术，我们得错过多少好东西呀！它就像是给我们的生活打开了一扇新的窗户，让我们看到了更多的可能。
而且呀，太赫兹波技术还在不断发展呢！未来，它说不定还能给我们带来更多的惊喜。
也许有一天，我们用太赫兹波技术就能直接在家里做身体检查了，不用再往医院跑啦。
那多方便呀！这太赫兹波技术是不是很了不起？咱可得好好感谢那些研究它的科学家们，是他们让我们的生活变得更加美好。
咱也别光在这儿惊叹呀，得跟上时代的步伐，多了解了解这些新科技。
不然等人家都用上了，咱还不知道是咋回事呢，那可不行！咱得做个与时俱进的人，对吧？这太赫兹波技术，就是我们走向未来的一把钥匙，咱得紧紧抓住它，可别让它跑啦！怎么样，是不是觉得很有意思呀？反正我是觉得特别神奇，特别棒！。
太赫兹波谱学中的材料分析和检测技术
太赫兹波谱学中的材料分析和检测技术一、太赫兹波谱学的基本原理太赫兹波（THz）波段波长介于红外线和微波之间，频率介于0.1-10 THz，对于很多不同类型的物质，太赫兹波都有不同的吸收特征，不同的物质也会在太赫兹波段产生不同的衍射和透射现象。
太赫兹波谱学利用这些特性，对物质进行材料分析和检测。
太赫兹波分为时域和频域两类，时域与光学相似，而频域则更像微波。
太赫兹波的物理机制包括离子振动、分子振动、自由载流子在半导体中的散射以及声子激发等。
二、太赫兹波谱学在材料分析中的应用太赫兹波谱学可以用来研究材料的物理、化学和结构特性，常用于材料表征、材料中杂质的检测和材料的表面分析。
1.材料表征太赫兹波谱学可以测量材料的物理和化学特性，包括吸收、反射和透射，可以用于材料的显微结构分析、材料的导电性和带隙分析、材料中的缺陷分析等。
2.杂质检测太赫兹波谱学可以通过检测材料中的吸收信号来确定材料中的杂质，例如水分、盐分和其它有机物质等。
3.表面分析太赫兹波谱学可以表征材料表面的物理、化学和结构特性，例如界面电荷分布、表面络合物、氧化层的厚度和电导率等。
三、太赫兹波谱学在材料检测中的应用太赫兹波谱学可以用于物质的检测，常用于安检、食品检测和药品检测。
1.安检太赫兹波谱学可以用于安检，例如检测危险品、武器、爆炸品等物质。
太赫兹波可以穿透包装物，便于安检人员快速进行检测。
另外，太赫兹波警戒系统可以在特定区域放置太赫兹波发射器和接收器，当犯罪分子进入这个区域时，设备可以发现并报警。
2.食品检测太赫兹波谱学可以用于检测食品中的杂质和探测食品中的含水量、脂肪酸含量和糖含量等。
而不需要破坏性地去做一些试验，因为太赫兹波可以很容易地穿透食品材料。
3.药品检测太赫兹波谱学可以用于药品检测，例如检测药品中是否掺有毒质。
太赫兹波可以通过药品中的吸收特征来确定药品中是否含有毒质，如铅、汞和其他重金属。
四、太赫兹波谱学在未来的应用太赫兹波谱学在未来的应用潜力非常大，计划开发一些太赫兹波仪器和设备，例如：1.太赫兹波显微镜太赫兹波显微镜可以用于材料分析和检测领域。
与计算机科学与技术专业相关的太赫兹方面的资料
与计算机科学与技术专业相关的太赫兹方面的资料太赫兹技术是一项前沿而又颇具潜力的技术，在计算机科学与技术领域有着广泛的应用。
从太赫兹波的发现到如今的太赫兹技术发展，已经有许多的研究和应用成果。
本文将主要从太赫兹技术的原理、应用领域以及未来发展方向三个方面进行具体探讨。
首先，让我们了解太赫兹技术的基本原理。
太赫兹波，又称为T波，是指位于电磁频谱的微波和红外之间的一种电磁辐射。
它的频率范围在100GHz至10THz之间。
一般太赫兹波在传播过程中不会被固体材料吸收，而且穿透力强，因此在无损检测、安全检查等领域有着广泛的应用。
太赫兹技术在可见光和射频之间的频率范围，具有优越的特性。
首先，太赫兹波在不同物质中的反射率和吸收率不同，这使得它在物质成分分析、材料检验和品质控制等方面有着重要意义。
其次，太赫兹技术在图像处理、通信和雷达等领域有着广泛的应用，可以被用于高频信号处理和高速通信技术。
此外，太赫兹技术还能被应用于生物医学领域，用于皮肤组织成像和癌症检测。
在无人驾驶汽车领域，太赫兹技术也发挥着重要作用。
由于太赫兹波在雨雪、雾等恶劣天气条件下的穿透力强，因此可以被用于传感器数据瞬时解算和车辆外部环境感知。
这将有助于提高自动驾驶汽车的行驶安全性和准确性。
除此之外，太赫兹技术在信息安全领域也有着广阔应用前景。
由于其波长短，太赫兹波可以被用于无线通信和物联网领域，以提高通信速度和传输可靠性。
另外，太赫兹技术还可以用于无线身份认证、数据加密和网络安全等领域，以提高网络安全性和数据保密性。
未来，太赫兹技术还有许多发展方向和挑战需要克服。
例如，在太赫兹频段实现高功率射频源仍然是一个难题。
此外，太赫兹波在长距离传输上存在传输损耗和衰减问题，需要进一步开拓新的传输介质和传导结构。
另外，太赫兹技术在数据处理和系统集成方面也需要不断探索和研究。
总结来说，太赫兹技术是计算机科学与技术领域中一个具有广泛应用前景的研究领域。
在物质成分分析、图像处理、通信和雷达、生物医学、无人驾驶汽车和信息安全等领域，太赫兹技术都能发挥重要作用。
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图 2 THz时域光谱系统 Fig. 2 THz - TDS system
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 范 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范围 将是未来 THz - TDS技术发展的主要方向 。 2. 2 THz成像技术 [19〗
太赫兹波科学与技术 周泽魁 ,等
太赫兹波科学与技术
Sc ie nce and Te chno lo gy o f Te rahe rtz W ave
周泽魁 张同军 张光新
(浙江大学信息科学与工程学院自动化仪表研究所 ,杭州 310027)
摘 要 : 太赫兹波是一个非常有科学价值但尚未被完全认识和利用的电磁辐射区域 ,它在成像 、医学诊断 、安全检查 、信息通信 、空间 天文学乃至军事等领域都有着广阔的应用前景 。从总体上介绍了太赫兹波的独特性质 、应用领域 ,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 在未来的数十年间逐渐成熟并得到广泛的应用 。
⑤ THz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 、陶瓷 、有机织物 、木材 、纸张 等 ,因而可用来对已经包装的物品进行质检或者用于 安全检查 [11〗;
tions possess wide p rospects in imaging, medical diagnosis, security inspection, information communication, astronomy and m ilitary research,
etc. The unique characteristics and the app licable areas of terahertz wave are generally introduced, and the mechanism and methodology of gen2
熟 ,但是其重要的理论研究价值和广泛的应用前景已 经引起了学术界的普遍关注和极大兴趣 ,对于该波段 的研究已成为 21世纪科学研究最前沿的领域之一 。
1 太赫兹波的独特性质
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 ”。
关键词 : 太赫兹波 太赫兹波的产生 太赫兹波的探测 成像
中图分类号 : O434. 3 文献标识码 : A
Abstract: Terahertz wave is an electromagnetic radiation area with significant scientific value, but has not been fully developed. Its app lica2
THz波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 [ 。 3～4〗 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 ; ④ 利用基尔霍夫移动的 T射线反射成像技术 ; ⑤ 动态孔径和暗场 T射线成像技术 ; ⑥ T射线计算机层析成像技术 ,简称 T射线 CT; ⑦ T射线衍射层析成像技术 ,简称 T射线 DT; ⑧ T射线显微镜成像技术 , 利用近场技术等手 段 ,分辨率可以达到微米 ; ⑨ 50～200 m 的 T射线成像技术 。
THz波可以穿透衣物 、纸盒 、塑料等电介质 ,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 ,特别适合用作卫星间 、星 地间及局域网的宽带无线通信 。
太赫兹波的频率范围处于电子学与光子学的交叉 区域 。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
理论向微观量子理论的过渡区 。由于其所处的特殊位
置 ,太赫兹波表现出一系列不同于其他电磁辐射的特
殊性质 :
① THz脉冲的典型脉宽在亚皮秒量级 ,不但可以
3 太赫兹波的应用领域
THz时域光谱技术和 THz成像技术在很多基础研
2
PROCESS AUTOM AT IO N INSTRUM ENTAT IO N Vol. 27 No. 3 M arch 2006
太赫兹波科学与技术 周泽魁 ,等
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
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 ) , 因而其空间分辨率很高 ; THz脉冲很短 (飞秒级 ) ,因 而 THz辐射又具有很高的时间分辨率 。 THz时域光谱 技术和 THz成像技术就构成了 THz应用的两个主要 关键技术 。 2. 1 THz时域光谱技术
图 1 电磁波谱 Fig. 1 Electromagnetic spectrum
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 , 而且通过取样测量技术 ,能够有效地抑制背景辐射噪
太赫兹波段位于电子学与光子学的交界处 ,用传 音的干扰 ,得到具有很高信噪比 (大于 )太赫兹电磁波 统的电子学和光学方法均难以产生和检测太赫兹波 。 时域谱 ,并且具有对黑体辐射或者热背景不敏感的优
由于物质的 THz光谱具有指纹特性 ,因而可以运 用 THz时域光谱技术检测包裹或信件中的毒品 、爆炸 物以及生物化学危险品等 [12〗。并且可实现非接触 、非 破坏性的探测 。美国 911 事件后 ,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工 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 。
20世纪 90年代以后 ,激光技术 、量子阱技术和化合物 点 ;
半导体等技术的发展 ,为太赫兹辐射提供了稳定 、可靠 的激发光源 。由超快激光技术发展出来的太赫兹时域
Hale Waihona Puke ② THz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 ,
光谱技术 ( THz - TDS)为太赫兹波的研究提供了有效 便于在大范围里分析物质的光谱性质 ;
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用 , 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波具有不同的振 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 构已经实现了对皮肤癌 、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
《自动化仪表 》第 27卷第 3期 2006年 3月
1
太赫兹波科学与技术 周泽魁 ,等
③ THz波的相干性源于其产生机制 ,它是由相干 电流驱动的偶极子振荡产生 ,或是由相干的激光脉冲 通过非线性光学差频效应产生 。与传统的光学方法仅 仅测量出某一频率光的强度不同 , THz波的时域光谱 技术 ( THz - TDS) 直接测量 THz波的时域电场 ,通过 傅立叶变换给出 THz波的振幅和相位 。因此 ,无需使 用 Kramers - Kronig色散关系 ,就可以提供介电常数的 实部和虚部 。这使测得的与 THz波相互作用的介质 折射率和吸收系数变得更精确 ;
eration and detection of terahertz wave are reviewed. The develop ing trend of terahertz technology is briefly discussed. It is said that terahertz
wave is one of ten technologies influencing human future in 21 century, and it will mature gradually and be app lied widely in com ing decades.
太赫兹时域光谱 ( THz - TDS) 技术是 20 世纪 80
年代由 AT&T、Bell实验室和 IBM 的 T. J. W atson 研究 中心发展起来的 ,是最新的太赫兹技术 [1 ] 。 THz - TDS 技术具有很多优点 ,如大带宽、高信噪比、可在室温下工 作等 ,这些优点促成了 THz - TDS技术越来越多的应 用。目前 THz - TDS技术主要应用在研究材料在 THz 波段的性质及物理现象 ,此外也用于 THz成像系统。