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太赫茲

太赫茲(英文:terahertz,簡(jiǎn)寫為THz)是頻率單位,等于1,000,000,000,000Hz,通常用于表示電磁波頻率。

pacing: normal; display: inline !important; font: 14px/24px arial, 宋體, sans-serif; white-space: normal; float: none; color: rgb(51,51,51); word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px">THz波(太赫茲波)或稱為THz射線(太赫茲射線)是從上個(gè)世紀(jì)80年代中后期,才被正式命名的,在此以前科學(xué)家們將統(tǒng)稱為遠(yuǎn)紅外射線。太赫茲波是指頻率在0.1THz到10THz范圍的電磁波,波長(zhǎng)大概在3mm到30um范圍,介于微波與紅外之間;在有些場(chǎng)合特指0.3~3THz,還有時(shí)被賦予一種廣義的定義,其頻率范圍可包含高達(dá)100THz的波,這包括整個(gè)中、遠(yuǎn)紅外波段。實(shí)際上,早在一百年前,就有科學(xué)工作者涉及過這一波段。在1896年和1897年,Rubens和Nichols就涉及到這一波段,紅外光譜到達(dá)9um(0.009mm)和20um(0.02mm),之后又有到達(dá)50um的記載。之后的近百年時(shí)間,遠(yuǎn)紅外技術(shù)取得了許多成果,并且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。但是涉及太赫茲波段的研究結(jié)果和數(shù)據(jù)非常少,主要是受到有效太赫茲產(chǎn)生源和靈敏探測(cè)器的限制,因此這一波段也被稱為THz間隙。隨著80年代一系列新技術(shù)、新材料的發(fā)展,特別是超快技術(shù)的發(fā)展,使得獲得寬帶穩(wěn)定的脈沖THz源成為一種準(zhǔn)常規(guī)技術(shù),THz技術(shù)得以迅速發(fā)展,并在國(guó)際范圍內(nèi)掀起一股THz研究熱潮。

太赫茲的獨(dú)特性能給通信(寬帶通信)、雷達(dá)、電子對(duì)抗、電磁武器、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像(無標(biāo)記的基因檢查、細(xì)胞水平的成像)、無損檢測(cè)、安全檢查(生化物的檢查)等領(lǐng)域帶來了深遠(yuǎn)的影響。由于太赫茲的頻率很高,所以其空間分辨率也很高;又由于它的脈沖很短(皮秒量級(jí))所以具有很高的時(shí)間分辨率。太赫茲成像技術(shù)和太赫茲波譜技術(shù)由此構(gòu)成了太赫茲應(yīng)用的兩個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí),由于太赫茲能量很小,不會(huì)對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用,所以與X射線相比更具有優(yōu)勢(shì)。另外,由于生物大分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的共振頻率均在太赫茲波段,因此太赫茲在糧食選種,優(yōu)良菌種的選擇等農(nóng)業(yè)和食品加工行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景。太赫茲的應(yīng)用仍然在不斷的開發(fā)研究當(dāng)中,其廣袤的科學(xué)前景為世界所公認(rèn)。

此外,太赫茲在半導(dǎo)體材料、高溫超導(dǎo)材料的性質(zhì)研究等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。研究該頻段不僅將推動(dòng)理論研究工作的重大發(fā)展,而且對(duì)固態(tài)電子學(xué)和電路技術(shù)也將提出重大挑戰(zhàn)。
目前,籠統(tǒng)的說THz技術(shù)的研究主要圍繞三大部分內(nèi)容展開,THz產(chǎn)生源、THz探測(cè)和應(yīng)用研究。目前最大的困難還是沒有高功率便攜式連續(xù)可調(diào)的成本較低的THz發(fā)射源和滿足現(xiàn)實(shí)要求的濾光片,另外也沒有能夠常溫下直接探測(cè)太赫茲射線的被動(dòng)式探測(cè)器。

 

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