太赫兹技术3354知识拓展太赫兹技术3354知识拓展一、太赫兹技术简介二、太赫兹技术发展三、太赫兹技术应用四、太赫兹技术展望
太赫兹技术——知识扩展
20世纪80年代以来，随着一系列新技术、新材料的发展，特别是超高速技术的发展，宽带稳定脉冲太赫兹(THz )源逐渐普及，推动了太赫兹技术的飞速发展，掀起了太赫兹研究热潮。 2004年被美国麻省理工学院评为“改变未来世界的十大技术”之一； 日本于2005年将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之手； 欧洲、澳大利亚等国政府、研究机构、大学、企业投入到太赫兹技术开发的热潮中。 如今，十多年过去了，业界对太赫兹的认识逐渐加深，许多专家确信太赫兹将颠覆未来的大部分行业，有人认为太赫兹是6G和7G通信的基础。
另一方面，太赫兹技术的概要赫兹波是指频率在0.1THz(1012Hz )至~~10THz范围的电磁波，波长约为0.3 ) 10THz的范围，介于微波和红外光之间。 太赫兹波于20世纪80年代中后期正式命名，至今统称为远红外线。
太赫兹波的频带分割及应用场景
太赫兹波位于电子学与光子学的中间过渡区，因此具有独特的优势。 与微波相比，太赫兹波频率高、带宽大、波束发散角小，能够承载更高频的调制信号，大大提高通信速度、雷达分辨率； 与红外光相比，太赫兹波透射性强，对大多数干燥、非金属、非极性材料有良好的透射能力，可以透视成像、无损检测、恶劣天气条件下成像等。
太赫兹波具有以下特征：
(1)、高透射性)太赫兹波与可见光相比具有更好的透射能力。 太赫兹波对大多数干燥、非金属、非极性材料具有良好的透射能力，可用于透视成像和无损检测领域。
) 2、低能性) 1太赫兹电磁波的光子能为4.14meV，远低于可见光的光子能，是x射线光子能的百万分之一。 因此，利用太赫兹波进行生物组织检查，可以避免损伤生物组织。
) 3、吸水性)水对太赫兹辐射有极强的吸收性。 肿瘤组织中水分含量与正常组织明显不同，分析组织中水分含量可以确定肿瘤的位置。
(4、瞬态)测量脉冲干扰太赫兹波的时域波形，可以得到物质的吸收光谱和色散光谱，有助于研究材料的瞬态干扰动力学问题。
) 5、相干性)太赫兹相干性来源于其相干性产生机制。 太赫兹测量技术可以直接测量电场的振幅和相位，从而可以方便地提取样品的折射率、吸收系数、消光系数、介电常数等光学参数。
) 6、指纹图谱)大部分分子的分子振动和旋转频率集中在极性气体等太赫兹波段，利用太赫兹光谱可以有效识别物质的组成成分和含量，就像人的指纹一样，在物质识别、环境检测和医学等领域有非常大的应用前景
太赫兹(THz )波段利用这个可以覆盖半导体、等离子体、有机体和生物大分子等物质特征光谱的波段，可以加深和拓展人类对物理学、化学、天文学、信息学、生命科学中几个基本科学问题的认识THz技术可广泛应用于雷达、遥感、国土安全与反恐、敏感数据通信与传输、大气与环境监测、实时生物信息提取和医学诊断等领域。 因此，THz研究在国民经济和国家安全中具有重要的应用价值。
二、太赫兹技术发展初期的太赫兹在不同领域有不同的名称，光学领域称为远红外，电子学领域称为亚毫米波、超微波等。 到20世纪80年代中期，太赫兹波段两侧的红外和微波技术发展比较成熟，但人们对太赫兹波段的认识仍然非常有限，形成了所谓的“THz Gap”。
太赫兹技术在发展初期引起了美军的关注。 从1999年开始，DARPA陆续推出《太赫兹成像焦平面阵列技术》(TIFT，2003年)、亚毫米波焦平面阵列技术(SWIFT，2004年)、高频集成真空电子学) HiFIVE，2007年2007年)，此外，DARPA还于2012年推出了视频合成孔径雷达(Vi SAR )计划，2014年推出了成像雷达先进扫描技术(ASTIR )计划，发展了太赫兹雷达应用技术。 目前，DARPA在太赫兹领域的研究已经基本完成并探索了基础原理、基础器件，正处于向应用基础技术发展的阶段。
我国的THz研究开始在国际上落后于其他发达国家，但由于各研究机构团体和个人多年的不懈努力，取得了一定的成果。 中科院上海微系统研究所在“十五”期间主要承担国家自然科学基金重大项目、国家973规划等项目，主要目标是模拟THz器件和探索相关物理机制，探索实现固体THz源和探测器等THz器件中科院紫金山天文台也开展了THz频段高灵敏度超导探测技术和测量器件的研究，致力于天体物理和大气物理领域的应用。
目前，国内外在太赫兹领域已经基本完成了基础技术的探索研究，可以说已经进入应用研究阶段。
三、太赫兹技术的应用太赫兹成像技术和太赫兹光谱技术由此构成了太赫兹应用的两大主要技术。
目前已有商业化的THz时域光谱技术，世界上已有许多企业开始生产商用THz时域光谱仪器。 THz时域光谱技术的基本原理是利用飞秒脉冲产生并检测时间分辨率的THz电场，通过傅立叶变换获得被测物的光谱信息，大分子的振动和旋转能级大
多在THz波段，而大分子，特别是生物和化学大分子是具有本身物性的物质集团，进而可以通过特征频率对物质结构、物性进行分析和鉴定。一个比较重要的应用可以作为药品质量监管，保证药品的品质。而太赫兹技术能广泛应用的地方是在军事方面，能给爆炸物探测与鉴别、远程探测与成像、战场和卫星通信、导弹末端精确制导以及反恐怖袭击安全检查等方面带来深远影响。
在反恐行动中，细菌邮件、包裹炸弹和自杀式炸弹的袭击等军事安全情境下，可利用太赫兹电波的穿透性而研发的成像技术。现在美国己开发出了这种便携式能够扭转这种被动局面的小成像设备。在未来城市及反恐作战中，借助太赫兹波可对“墙后”物体进行三维立体成像，探测隐蔽的武器、伪装埋伏的武装人员和显示沙尘或烟雾中的坦克、火炮等装备，进而拨开战场迷雾。
其次作用于太空通信。太赫兹波集成了微波通信与光通信的优点，具有传输速率高、容量大、方向性强、安全性高及穿透性好等诸多特性，可在大风、沙尘及浓烟等恶劣战场环境下，以极高的带宽进行定向、高保密军事通信。此外，太赫兹波在外层空间传输损耗比在大气中传输小很多，且能量集中、方向性强，与微波相比更利于应用在太空通信领域。
和现在的X射线扫描技术相比，太赫兹成像的非电离性和强穿透性具有独特优势，目前也已经初步应用于检查邮件、识别炸药及无损探伤等安全领域。
除去应用于生活外，还可应用于天文学的研究。在宇宙中，大量的物质在发出THz电磁波。炭（C）、水（H2O）、一氧化碳（CO）、氮（N2）、氧（O2）等大量的分子可以在THz频段进行探测。而这些物质在应用THz技术以前一部分根本无法探测而另一部分只能在海拔很高或者月球表面才可以探测到。
在其他如半导体材料，高温超导材料等性质研究领域也有广泛应用。目前，笼统的说THz技术研究主要围绕三大部分内容：THz产生源、THz探测和应用研究。目前最大的困难是还没有高功率便携式连续可调的成本低的THz发射源和满足现实要求的滤光片，也无常温下能直接探测太赫兹波的被动探测器。 四、太赫兹技术的展望
太赫兹的独特性能给通信（宽带通信）、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像（无标记的基因检查、细胞水平的成像）、无损检测、安全检查（生化物的检查）等领域带来了深远的影响。不过遗憾的是，国内外对太赫兹研究的十几年里并没有取得很大的突破，虽然THz通信的关键技术如太赫兹源、探测器、调制器等已取得很多研究进展，太赫兹才刚刚从实验室走向产品化的阶段，到目前我们几乎只能在部分安检设备上看到太赫兹的影子，大规模商用似乎还遥不可及。毫不夸张的说，人类对太赫兹的认知可能还不如人工智能。