太赫兹技术发展展望
太赫兹光子学的发展趋势及应用

太赫兹光子学的发展趋势及应用随着科技的不断发展,电子学、光学学科的研究也日益深入。
近年来出现的一门新兴学科——太赫兹光子学,正以其独特的优势成为研究的热门方向之一。
本文将介绍太赫兹光子学的发展趋势及其在不同领域中的应用。
一、太赫兹光子学的概念及发展历程太赫兹光子学是指在红外光与微波之间的范围内研究光学波段的一门学科。
太赫兹光子学始于20世纪80年代,当时人们开始意识到这一频段的特殊性质,随后在90年代末,太赫兹光源的强化与检测技术的提高使太赫兹光子学进入了飞速发展的阶段。
目前,太赫兹光子学被广泛应用于材料科学、纳米科学、生物学、医学以及安全检测等领域。
二、太赫兹光子学的优势太赫兹光子学具有非常独特的优势,主要体现在以下几个方面:1.探测能力强太赫兹光子学较高的能量分辨率以及较宽的频率范围,使其成为探测物质内部结构及电子特性的一种有效方式。
太赫兹光子学也被广泛应用于人体成像、食品检测等领域。
2.研究成本低与其他实验和技术相比,太赫兹光子学的成本相对较低,且可以通过太赫兹光源和探测器的自制实现,这使其在学术界和工业界都具有广泛应用的前景。
3.数据分析精度高太赫兹光子学具有较高分辨率的能力,可以对物质的振动模式进行刻画,尤其对于材料中的电子能带结构研究具有很大帮助。
这也使其成为探测材料能带结构的重要手段。
三、太赫兹光子学在材料科学中的应用材料科学领域是太赫兹光子学的主要应用研究领域之一。
太赫兹光子学可以通过研究材料的电子能带结构、晶格振动以及电磁波在材料中的传播等方面来了解材料的物理性质和化学性质。
1.研究材料内部结构太赫兹光子学可以通过在太赫兹光线与样品的相互作用中自发辐射(Terahertz radiation)来观察样品的内部结构,包括振动模态、电子结构、玻尔兹曼能谷结构等方面,同时还可刻画材料内部的等待的缺陷和形变情况,为材料设计和改进提供了有力的依据。
2.纳米材料研究另外,太赫兹光子学也可与其他技术相结合,如扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope)和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope),用于研究纳米材料的结构和性质,以及探测纳米材料的局部法拉第效应(Local Faraday Effect)特性。
6G太赫兹技术的应用分析

6G太赫兹技术的应用分析摘要:随着科技不断的发展,人们对于通信技术也提出了更高的要求。
在5G时代之后,我们即将进入到一个万物互联、高速率、低延迟的6G时代。
本文旨在通过对6G太赫兹技术进行深入探讨,结合国内外相关文献资料,从多个角度来阐述其应用前景及未来展望。
希望能够引起更多学者对该领域的关注,并且推动我国在这一领域的快速发展。
关键词:6G太赫兹技术;应用;前景前言太赫兹波作为一种频率处于红外光与微波之间的电磁辐射,具有很强的穿透力以及分辨能力等特点,因此被广泛应用于成像、安全检查、医疗诊断等领域中。
同时,由于太赫兹波段所包含的信息非常丰富,可以实现很多以前无法完成的任务,如材料科学、化学、生物学等方面的研究,这就使得太赫兹技术成为了当前热门的研究方向之一[1]。
一、6G太赫兹技术概述(一)ghz频段的特点随着科技水平不断提高,人们对于通信技术的要求也越来越高。
在5G时代之后,6G技术应运而生。
6G是指第六代移动通信技术,其具有极高的传输速率、极大容量和极低时延等特点。
目前,关于6G技术的研究已经成为了全球热点话题之一。
在6G通信系统中,为了满足高速率、低延迟等需求,需要使用高频段。
目前,已经有一些国家和地区开始研究或部署毫米波通信网络,如美国的5G计划以及中国的“新基建”战略规划。
其中,GHz频段因其频率高、带宽大、传输损耗小等优势而备受关注。
GHz频段是指0.1~10 THz的电磁频谱范围,该频段内主要分布着大气窗口(Air Channel)与非大气窗口(Non-Air Channel)两部分。
其中,大气窗口包括840 MHz至970 MHz、1 400 MHz至1 600 MHz两个子带;非大气窗口则由其他频段组成,例如2 GHz以下的ISM频段、UWB频段等等。
对于GHz频段而言,其信道模型较为复杂,受到多种因素影响,例如天气状况、地形地貌、建筑物遮挡等。
因此,如何准确地建模并仿真这些影响因素成为了设计6G通信系统时必须要解决的问题之一。
太赫兹科学技术的新发展

太赫兹科学技术的新发展一、本文概述随着科技的飞速发展,太赫兹科学技术已成为一个备受瞩目的新兴领域。
太赫兹波,位于微波与红外线之间,具有独特的物理和化学性质,使得其在众多领域,如通信、生物医学、安全检查等,展现出广阔的应用前景。
本文旨在全面概述太赫兹科学技术的最新发展,探讨其基础原理、技术挑战和应用前景,以期为推动该领域的发展提供参考和启示。
我们将简要介绍太赫兹波的基本概念和特性,阐述其在不同领域的应用价值和潜力。
随后,我们将重点回顾近年来太赫兹科学技术在基础理论、关键技术和实际应用方面所取得的重大突破和进展。
在此基础上,我们将讨论当前太赫兹科学技术所面临的挑战和问题,并探讨可能的解决方案和发展方向。
我们将展望太赫兹科学技术的未来发展趋势,预测其在不同领域的应用前景,并探讨如何进一步推动该领域的发展。
通过本文的阐述,我们希望能够为读者提供一个全面、深入的太赫兹科学技术发展新视角,促进该领域的学术交流和技术创新,推动太赫兹科学技术在各个领域的应用和发展。
二、太赫兹波产生与检测技术的发展随着科学技术的飞速发展,太赫兹波(Terahertz, THz)产生与检测技术已成为当前研究的热点领域。
太赫兹波位于微波与红外线之间,具有独特的物理和化学性质,因此在通信、生物医学、安全检查等领域具有广泛的应用前景。
近年来,太赫兹波产生与检测技术的发展取得了显著的进步,为太赫兹科学技术的应用提供了有力支持。
在太赫兹波产生方面,研究者们不断探索新的方法和技术。
目前,已经发展出了多种产生太赫兹波的方法,如光电导天线、光整流、差频产生等。
其中,光电导天线是最常用的方法之一,它通过将超短激光脉冲照射在光电导材料上,产生瞬态电流并辐射出太赫兹波。
随着激光技术和光电导材料的发展,光电导天线产生的太赫兹波功率和频率范围得到了显著提高。
在太赫兹波检测方面,研究者们同样取得了重要进展。
目前,已经有多种太赫兹波检测技术被开发出来,如光电导采样、相干探测、热释电探测等。
太赫兹探测技术发展与展望

THz波 段
代 末发展 起 来 的一种 高新技 术 ,近 年 来颇 受关注 ,它
在 基础研 究 、工业应 用 、生物 医学 、军事 等领 域有 相
当重要 的应用 前景 。 太 赫兹辐射 在 1 9世纪 已经为人们 所认 识 ,但 是 ,
Ke o d :trh r (- z, d t t n p l a o yw r s eaet TH ) ee i ,a pi t n z co ci
引 言
太赫 兹 ( H = 1 Hz 1 z 0 T )技术 是 2 O世纪 8 O年
1T 0 Hz( 长在 3 m~3 波 0 mm)范 围 内的 电磁波 ,其 长波 段 方 向与毫米 波 ( 亚毫 米波 )相重 合 ,短波段 方
Th o pe t o Hz D e e to Te hni ue e e o e Pr s c sf rT- t c i n c q sD v l pm e t n
W EIH ua
(uinP lt h i o I omai eh oo y F Z o 5 0 3 C ia F ja oye n n r t nTc n lg, u h u3 0 0 , hn ) c cf f o
摘 要 :介 绍 了太 赫兹探 测技 术 的发 展概 况 ,简 要 阐述 了太 赫兹 波 的探 测 方法 、主 要特 点 、重要 的 学术
应用价值和主要产 品,并综述 了国内外在太赫兹波领域 的研 究进展,对未来的发展 与应用进行 了乐观
的展 望 。
关键 词 :太赫 兹;探 测 ;应用
中图 分类 号 :0 4 41 文 献标 识码 :A 文 章编 号 :1 0 —8 12 1 )40 3 —4 0 18 9 (0 00 —2 10
太赫兹全息 频段类

太赫兹全息频段类摘要:1.太赫兹全息技术的概述2.太赫兹全息技术的频段分类3.太赫兹全息技术的应用领域4.太赫兹全息技术的发展前景正文:一、太赫兹全息技术的概述太赫兹全息技术,是一种基于太赫兹波(T-wave)的全息成像技术。
太赫兹波,又称为亚毫米波、太赫兹辐射或T 波,是电磁波谱中频率介于光波与微波之间的一种电磁波,频率范围约为0.1THz 到10THz,波长介于30 微米到3000 微米之间。
太赫兹全息技术利用太赫兹波的特性,可以对物体进行高分辨率的全息成像,具有广泛的应用前景。
二、太赫兹全息技术的频段分类太赫兹全息技术根据太赫兹波的频段不同,可以分为以下几类:1.远红外太赫兹全息技术:频段在0.1THz 到1THz 之间,主要应用于生物医学成像、化学物质检测等领域。
2.中红外太赫兹全息技术:频段在1THz 到5THz 之间,主要应用于物体的高分辨率全息成像、材料分析等领域。
3.近红外太赫兹全息技术:频段在5THz 到10THz 之间,主要应用于通信、雷达、安全检查等领域。
三、太赫兹全息技术的应用领域太赫兹全息技术具有非破坏性、高分辨率、穿透力强等优点,因此在多个领域具有广泛的应用前景,主要包括:1.生物医学成像:太赫兹波可以穿透生物组织,因此可以用于无损的生物医学成像,如癌症细胞检测、基因表达分析等。
2.物体全息成像:太赫兹全息技术可以对物体进行高分辨率的全息成像,可以用于材料分析、艺术品鉴赏等领域。
3.化学物质检测:太赫兹波可以用于检测化学物质,可以用于毒品、爆炸物等危险品的安全检查。
4.通信技术:太赫兹波具有较高的带宽,可以用于高速通信技术,如6G 通信技术等。
四、太赫兹全息技术的发展前景随着科学技术的发展,太赫兹全息技术在各个领域的应用将越来越广泛,发展前景十分广阔。
太赫兹通信技术现状分析

太赫兹通信技术现状分析摘要太赫兹(THz)波的频段可以覆盖自然界多种物质的特征谱,利用太赫兹(THz)波可以加深和扩大人类对自然界一些基本科学问题的理解,甚至可以有新的发现。
太赫兹通信(Thz Communications)是指利用太赫兹的电磁波作为通信载波实现无线通信的技术。
太赫兹波拥有可供利用的超大频宽频谱资源,可支持无线通信的超大速率传输。
本文简单分析了太赫兹通信技术在国内外的研究进展并且对太赫兹通信的一部分关键技术与研究成果进行分析介绍,在文章的后半部分,本文对太赫兹通信的未来进行了展望,探讨了太赫兹通信在各个领域的应用成果与发展方向。
关键词:太赫兹通信;太赫兹应用;太赫兹波;一、太赫兹通信技术概况与关键技术1、太赫兹通信概述赫兹是个频率单位,太赫兹指1012这个频率的电磁波,介于红外线和微波之间。
以前于太赫兹波的自身特性以及缺乏有效的技术手段,人们对太赫兹波的认识、研究和应用是空白,现在兴起研究太赫兹波的潮流,是个前沿交叉领域。
在1980年代,太赫兹频段被称为“太赫兹鸿沟”,其相关技术尚待挖掘,因为缺乏稳定有效的太赫兹发射源和探测器,以及与太赫兹相关的研究稀少。
太赫兹技术上仍基本处在一个空缺状态。
太赫兹电磁波是一种与众不同的低能光子。
太赫兹位于激光和微波之间的波段,因此他的特性不能简单只用光学理论或者微波理论来进行解释。
如今,随着新一代太赫兹源与探测器的不断发展问世,这个“鸿沟”正在快速被填补,技术也积极发展。
太赫兹波光子能量小,不会引起生物组织的电离,适合生物医学成像;因为它对非金属和非极性物质有高的透过性,可用于安全检查、无损检测;还有,有机体和生物大分子等物质在太赫兹波段有特征吸收谱,可用于爆炸物、毒品等危险物品的识别。
太赫兹通信技术可以被分为全电子、光子辅助、全光子 3 种类型,光子辅助型与全光子型都可认为是基于光子技术路线的太赫兹通信实现方式。
基于电子学的太赫兹通信技术可以支持大功率太赫兹信号的辐射,能够进行长距离的无线传输。
太赫兹波段光子学之未来发展趋势

太赫兹波段光子学之未来发展趋势随着科技的不断进步和发展,太赫兹波段光子学在各个领域中的应用前景愈加广阔。
作为一种处于电磁波谱中间频段的光子学技术,太赫兹波段具有独特的特性和潜力,被广泛应用于无线通信、成像、光谱学等领域。
然而,太赫兹波段光子学技术仍然面临着一些挑战,未来的发展趋势应着重解决这些挑战以推动技术的突破和应用的进一步拓展。
首先,未来太赫兹波段光子学的发展趋势将在技术方面寻求更高的性能。
目前,太赫兹波段的光源、探测器和光学器件都还存在着一些限制,例如发射功率、探测灵敏度和器件效率等。
未来的发展将尝试通过改善材料特性、优化器件设计和提高制备工艺等方面来解决这些限制,以达到更高的性能水平。
其次,太赫兹波段光子学技术将朝着多功能化和集成化方向发展。
目前,太赫兹波段的应用主要集中在成像和光谱学领域,但随着技术的进步,人们对太赫兹波段的需求也将扩展到其他领域,比如通信、安全检测、生物医学等。
因此,未来的发展趋势将是将太赫兹波段光子学技术与其他领域的技术相结合,实现多功能的应用,同时还要将各种功能集成到一个系统中,以提高整体性能和应用的便捷性。
另外,太赫兹波段光子学技术的未来发展还需注重应用需求和人机接口的改进。
虽然太赫兹波段光子学在很多领域有着广泛的应用潜力,但在实际应用中还面临一些困难,比如成本高、设备复杂、数据处理难度等。
未来的发展趋势将致力于解决这些问题,通过降低成本、简化设备、改进算法等方式来提高技术的可用性和实用性。
此外,太赫兹波段光子学技术的发展还需加强学术研究和产业化的结合。
目前,虽然有许多太赫兹波段光子学的研究成果,但它们在产业化方面的应用还相对较少。
未来的发展趋势将侧重促进学术界与产业界之间的合作,推动研究成果向实际应用转化,加速技术的推广和商业化进程。
最后,太赫兹波段光子学技术的未来发展还需注重安全和隐私保护。
太赫兹波段光子学技术具有穿透力强、非接触性等特点,这使得它在安全检测和人身识别等领域有着广泛的应用前景。
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太赫兹科学技术是指研究和应用太赫兹波段(THz,介于红外光和微波之间)的一种学科,近年来,随着技术的快速发展和研究的深入,太赫兹科学技术在许多领域得到了广泛应用,并取得非常重要的进展。
一、基础研究方面的进展太赫兹波长之所以具有独特的物理性质,是由于它们与物质之间的能量传输方式不同于传统光子。
传统光子的交互次数很少,而太赫兹波的交互次数很多,使其与振动模式以及子波和声子之间的相互作用极为密切。
因此,太赫兹技术在基础研究领域的应用非常广泛。
1.太赫兹波在物质表征上的应用太赫兹技术可以显著提高物质的表征能力。
它可以在非破坏情况下测定物质的电磁性质和结构参数,包括介电常数、电导率、离子强度、薄膜厚度和晶格结构等。
太赫兹波可以利用介质中振动电场的驻波模式,通过对样品中反射和透射光的特征分析,在很小的厚度范围内得到物质的相关信息。
太赫兹波的研究与应用已经广泛应用于化学、生物和材料科学等研究领域中。
2.光学器件的太赫兹波控制太赫兹波被用来探究表面等离子体波(SPR)的特殊性质,针对太赫兹光的超表面和异向性介质等成像和传输性质的研究被广泛开展。
太赫兹图案的可调谐电学和磁学响应为光子芯片和光学通信器件的设计提供了一个新的可选方案。
太赫兹中的相位和频率响应逐渐被证明是基于不同的材料性质和微观结构的,因此针对其量子效应和束缚物质的创新设计也成为了太赫兹科学技术研究的一大热点。
二、应用研究方面的进展太赫兹技术在空间和地面观测,生物医学图像学,无损检测和物体识别等领域具有广泛的应用。
这些应用将太赫兹科学技术打造成了日期越发重要的新兴技术。
以下是几个主要应用领域:1.无损检测太赫兹技术适用于检测非金属材料,有机化合物和水,对于颗粒或粉末的物质检测效果尤其显著。
太赫兹波与红外和微波之间的波段跃进,消除了能量足够高可以引起破坏的热效应,从而可以通过非破坏的方式检测较厚的低密度物体。
例如,利用太赫兹检测技术对木头材料中的水分含量进行测定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
太赫兹技术发展展望 1 太赫兹波简介 1.1 太赫兹波发现 按传统的分类形式,电磁波分成无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线等。随着对电磁波的深入研究,人们发现在电磁波谱中还有一个很特殊的位置,如图1.1所示。
这就是太赫兹波即THz波(太赫兹波)或称为THz射线(太赫兹射线),是从上个世纪80年代中后期,才被正式命名的,在此以前科学家们将统称为远红外射线。太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波,波长大概在0.03到3mm范围,介于微波与红外之间。实际上,早在一百年前,就有科学工作者涉及过这一波段。在1896年和1897年,Rubens和Nichols就涉及到这一波段,红外光谱到达9um(0.009mm)和20um(0.02mm),之后又有到达50um的记载。之后的近百年时间,远红外技术取得了许多成果,并且已经产业化。但是涉及太赫兹波段的研究结果和数据非常少,主要是受到有效太赫兹产生源和灵敏探测器的限制,因此这一波段也被称为THz间隙。随着80年代一系列新技术、新材料的发展,特别是超快技术的发展,使得获得宽带稳定的脉冲THz源成为一种准常规技术,THz技术得以迅速发展,并在实际范围内掀起一股THz研究热潮。
1.2 太赫兹波的特点 目前,国际上对太赫兹辐射已达成如下共识,即太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源;太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域,给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。 (1)量子能量和黑体温度很低:
Wave number Wavelength Frequency Energy Blackbody Temp. 1cm-1 10mm 30GHz 120µeV 1.5K 10cm-1 1mm 300GHz 1.2meV 15K 33cm-1 300µm 1THz 4.1meV 48K 100cm-1 100µm 3THz 12meV 140K 200cm-1 50µm 6THz 25meV 290K 670cm-1 15µm 20THz 83meV 960K
(2)许多生物大分子,如有机分子的振动和旋转频率都在THz波段,所以在THz波段表现出很强的吸收和谐振。 (3)THz辐射能以很小的衰减穿透物质如陶瓷、脂肪、碳板、布料、塑料等,因此可用其探测低浓度极化气体,适用于控制污染。THz辐射可无损穿透墙壁、布料,使得其能在某些特殊领域发挥作用。 (4)THz的时域频谱信噪比很高,这使得THz非常适用于成像应用 (5)带宽很宽(0.1—10T)Hz。 (6)很短的THz脉冲却有着非常宽的带宽和不同寻常的特点。 在我国未来的太空研究和探月计划中 , THz波也可以提供包括星球表面特性和极区辐射特性的诸多重要信息。综上所述 , THz科学不仅是科学技术发展中的重要基础问题 ,又是国家新一代信息产业、 国家安全以及基础科学发展的重大需求 ,对国民经济以及国防建设具有重大的意义。与此相适应 ,世界各国都对 THz波的研究给予极大的关注 ,并部署了多个重大的国家级以及国际合作研究计划 ,取得了一些突破性的成果 ,有些已具有实用价值。另一方面 ,国内在 THz研究的理论和实验方面也取得了一些重要成果 ,在国际上产生了一定的影响 ,为我国 THz技术的研究和发展打下了扎实的基础。 2 太赫兹波研究现状 2.1 国外的THz研究现状 由于THz所处的特殊电磁波谱的位置,它有很多优越的特性,有非常重要的学术和应用价值(有的已处于实用),使得全世界各国都给予极大的关注。美国、欧州和日本尤为重视。 1)在美国包括常青藤大学在内有数十所大学都在从事THz的研究工作,特别是美国重要的国家实验室,如 LLNL,LBNL,SLAC,JPL,BNL,NRL,ALS,ORNL等都在开展THz科学技术的研究工作。美国国家基金会(NSF)、国家航天局(NASA)、能源部(DOE)和国家卫生学会(NIH)等从90年代中期开始对THz科技研究进行大规模的投入。 2)英国的Rutherford国家实验室,剑桥大学、里兹大学、Strathclyde等十几所大学,德国的KFZ,BESSY,Karlsruhe,Cohn,Hamburg及若干所大学,都积极开展THz研究工作。欧洲国家还利用欧盟的资金组织了跨国家的多学科参加的大型合作研究项目。在俄国国家科学院专门设立了一个THz研究计划,IAP,IGP及一些大学也都在积极开展THz研究工作。 3)在亚洲国家和区域,韩国国立汉城大学、浦项科技大学、国立新加坡大学、台湾大学、台湾清华大学等都积极开展THz研究工作,并发表了不少有分量的论文。 4)日本于2005年1月8日,公布了日本国十年科技战略规划,提出十项重大关键技术,将THz列为首位。东京大学、京都大学、大阪大学、东北大学、福井大学以及SLLSC,NTT Advanced Technology Corporation,etc.等公司都大力开展THz的研究与开发工作。 可见,目前已经在全世界范围内形成了一个THz技术研究高潮。
2.2 我国的THz研究现状 目前我国的THz研究也在国内 , THz科学技术受到政府机构和各科研院校的高度关注。国家科技部、 国家自然科学基金委员会等都给予了一定的支持。特别是 2005年以太赫兹科学技术为主题的第 270次香山科学会议的召开 ,大大推动了我国 THz科学技术的研究。针对国际上的研究瓶颈问题 ,我国在 THz源、 探测、 成像应用以及传输等领域的理论和实验研究上形成了自己的研究特色 ,并取得了一些重要成果。 中科院物理所于 20世纪 90年代初期就建立了国内第一台时域光谱测量系统 ,是国际上较早开展THz研究的单位之一。近年来在超强 THz脉冲的产生、 THz脉冲的传播和 THz波在瞬态光谱分析中的应用等方面开展了卓有成效的研究工作。在 THz脉冲产生方面 ,他们发现 ,利用飞秒激光脉冲和等离子体相互作用中的激光脉冲静电尾波场 ,通过模式转换可以得到兆瓦级高功率的 THz辐射 [ Phys . Rev .Lett . , 94, 095003 (2005) ]。这种强 THz的实现 ,将使人们对 THz光谱的研究进入非线性领域。他们还发现超短强激光脉冲在大气中传播时 ,从其形成的等离子体通道内也可以产生 THz辐射。 中科院上海微系统与信息技术研究所和上海交通大学自 1996年起在国内较早地开展了 THz物理与器件方面的研究工作。在国际上率先成功发展了THz辐照下的半导体输运平衡方程方法 ,深入细致地研究了 THz辐射与半导体微结构的相互作用规律,对 THz2 QCL的基本科学问题进行了深入细致的研究 ,并与加拿大科学家合作研制了 THz2 QCL原型器件。目前在国内实验室已成功完成 THz2 QCL的理论设计和性能模拟 ,以及器件的材料生长工作 ,采用自行生长的 THz2 QCL材料 ,在国外流片上制备的 THz2 QCL器件已经实现激射 ,其频率为 3.4THz。进一步的研究目标是拓展辐射频率范围、 提高工作温度和输出功率。该研究既属于学术前沿 ,又属于信息领域的重大需求。 南开大学现代光学研究所通过多年的学科建设 ,已经建立了“ 飞秒激光创新研究平台 ” 和“ 光纤光学研究平台 ” ,在这两个研究领域具有良好的研究基础和实验条件。他们并基于飞秒激光创新研究平台 ,在国际上率先开展了飞秒激光烧蚀推进、 飞秒激光诱导空气电离显微成像以及超短脉冲激光在微细加工过程中热与非热两种不同作用的探索性实验研究。在光纤激光器研制方面 ,南开大学现代光学研究所是国内最早从事大功率双包层光纤光子器件及其关键技术研究的单位 ,已经出色完成了国家 973计划项目、 国家自然科学基金重点项目以及国家 863计划项目各 1项。这些研究基础和设备条件为进一步开展 THz源方面的研究工作创造了条件。 中科院西安光学精密机械研究所也开展了基于光学技术的大功率 THz源研究,主要包括研制了集成 THz发射器和可饱和布拉格反射器 ( S BR)的腔内型 THz2I R双色辐射源,利用光参量差频技术产生大功率的 THz辐射 ,以及基于全光纤激光器的 THz产生技术 ,并开展了光激半导体量子结构中的 THz动力学过程研究。 西安理工大学提出了用非线性光电导方法产生THz电磁辐射的方案。其突出的优点是:利用光激发电荷畴的猝灭模式形成 GaAs光电导天线具有的非线性雪崩电导。利用非线性光电导效应 ,每个入射光子可以产生 103—105个电子空穴对 ,这种载流子的雪崩倍增效应使得在飞秒激光触发下 ,大幅度增强偶极天线辐射 THz波的功率。 国内还有很多大学及科研院所在从事太赫兹技术的研究,如北京师范大学在太赫兹方面的研究取得一定的成果,还有清华大学、东南大学、北京科技大学、北京理工大学等大学都已开始加入到太赫兹的研究行列中,并取得了一定进展,随着时间的推进,政策的倾向,太赫兹的研究定将取得更大的成果。
3 太赫兹技术典型应用 3.1 太赫兹技术在医疗系统的应用 生物分子整体结构与它们在THz波段光谱性质的高度相关性是THz—TDS技术应用于生物体系研究的重要微观基础。生物分子对THz辐射的响应主要来自于由大分子的构型和构像决定的集体振动模,这种集体振动模反映分子的整体结构信息。THz—TDS技术可以给出分子的振动吸收谱,提供比传统光谱技术更为丰富的分子表征信息。此外,利用THz—TDS技术还可对蛋白质等易于变性大分子在特定生理过程或其他相互作用过程中发生的构像变化过程进行动态分析。 牙科应用——龋齿是常见的一种口腔疾病,早期发现和治疗可以阻止龋齿恶化,还可恢复牙齿的形态及功能。但早期龋肯矿物质减少并不明显,通过临床段x射线摄片较难诊断“。。THz渡作为一种更敏感的成像方法呵以发现早期龋齿。