太赫茲（THz）指的是電磁頻譜上頻率為0.1～10THz的輻射，波長范圍為0.03～3mm，介于無線電波和光波之間。太赫茲波具有穿透性強、使用安全性高、定向性好、帶寬高等技術特性。
太赫茲是電磁波譜最后的處女地，具有獨特的優(yōu)越性及極重要的應用，是新一代產(chǎn)業(yè)的科學技術基礎。太赫茲科學綜合了電子學與光子學的特色，是典型的交叉前沿科學領域，蘊含著原創(chuàng)性重大機理和方法并亟待突破，具有重大的科學意義。太赫茲科學技術也將是后摩爾時代信息技術發(fā)展的重要支撐，因此世界各國都對太赫茲技術進行了廣泛而深入的研究，并獲得了一系列成果。
太赫茲技術的發(fā)展過程
在美國國內(nèi)有數(shù)十所大學都在從事THz的研究工作，特別是美國重要的國家實驗室，都在開展THz科學技術的研究工作。美國國家基金會（NSF）、國家航空航天局（NASA）、能源部（DOE）和國家衛(wèi)生學會（NIH）等從90年代中期開始對THz科技研究進行大規(guī)模的投入。如航天飛機表面隔熱材料THz成像檢測系統(tǒng)、THz 雷達、安檢系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測設備等。
歐洲的一些國家相繼建立THz 科學研究機構，已取得了較大進展。英國的Rutherford國家實驗室，劍橋大學、里茲大學、Strathclyde等十幾所大學，德國的若干所大學，都積極開展THz研究工作。歐洲國家還利用歐盟的資金組織了跨國家的多學科參加的大型合作研究項目。在俄國國家科學院專門設立了一個THz研究計劃，IAP，IGP及一些大學也都在積極開展THz研究工作。
日本于2005年1月8日，公布了日本國十年科技戰(zhàn)略規(guī)劃，提出十項重大關鍵技術，將THz列為首位。東京大學、京都大學、大阪大學、東北大學、福井大學以及各公司都大力開展THz的研究與開發(fā)工作。特別在THz通信方面取得了重要進展，研發(fā)出120GHz 毫米波無線通信系統(tǒng)和300GHz～400GHz的無線通信系統(tǒng)。
目前的移動通信無線接入網(wǎng)絡均是采取低于5 GHz頻點的物理頻段，并采取高階調(diào)制方式（比如QAM）來提高無線頻譜資源利用效率與有限帶寬內(nèi)的移動接入速率。
近年來，我國的政府機構和科研院校高度關注THz研究，已建立起幾十個THz研究中心（實驗室）。如中國科學院THz固態(tài)技術重點實驗室、中國工程物理研究院THz科學技術研究中心、北京市THz與紅外工程技術研究中心、北京市THz波譜與成像重點實驗室、中國計量學院THz技術與應用研究所等等。這些單位在THz源、真空電子學、光子學、量子級聯(lián)激光器的THz輻射源、超導探測、特殊材料、成像及波譜分析等領域取得了大量具有國際先進水平的研究結(jié)果，促進了THz技術的研究發(fā)展。
近年來，隨著超快激光技術的迅速發(fā)展，太赫茲脈沖的激發(fā)光源得以更加穩(wěn)定和可靠，為進一步研究太赫茲波譜技術創(chuàng)造了條件。另外，太赫茲成像及檢測技術也受到了各國政府、科研機構、高等院校等研究單位的高度重視。與此同時，各種機制的太赫茲輻射源、探測器以及一些關鍵功能器件的研究也在飛速發(fā)展，為太赫茲技術在國防、航空航天、生物醫(yī)藥、通信等領域的應用奠定了基礎，由于太赫茲波所具有的獨特的性質(zhì)以及這一波段的技術空白，使得太赫茲技術有著廣闊的應用前景。
THz的強透射能力和低輻射能量以及國家在公共安全檢測方面的重大需求，比如檢測毒品，以及在要害部門、場所的安全監(jiān)控， 如機場安檢，使得THz輻射有望成為一種新的公共安全監(jiān)控技術。由于THz既可以用于成像，又可以用于波譜分析，且其穿透能力極強，所以可以用其來實現(xiàn)非接觸、非破壞性的探測。通過THz不僅能夠檢測出攜帶有武器的乘機者，還可以檢測旅客攜帶的特殊物品。另外危險爆炸品，非法走私物品和無害的化妝品，也可以通過太赫茲來進行區(qū)分?？茖W家們曾預測，在不久的將來，THz成像技術將成為機場、車站及海關等公共場所安全檢查的新手段。
太赫茲技術已經(jīng)在能源、檢測等方面取得了巨大進展，在通信、雷達等應用方面取得多項標志性成果，高分辨太赫茲雷達與成像、高速大容量太赫茲通信系統(tǒng)已成為太赫茲技術空間應用的重要發(fā)展方向，在成像識別、星間高速大容量數(shù)據(jù)通信、太赫茲頻譜監(jiān)視等方面具有良好的發(fā)展前景。
THz具有非常寬的頻譜，可工作在目前隱身技術所能對抗的波段之外，因此它能探測隱身目標，以其作為輻射源的超寬帶雷達能夠獲得隱身飛機的圖像。如軍事作戰(zhàn)中，探測敵對分子的武器藏匿處以及顯示前方灰塵或煙霧中的坦克。如果能夠在遠距離雷達成像應用中很好地解決THz寬帶反隱身雷達技術、THz遠距離傳播相應的散射問題、THz傳播過程中的相位相干性問題、圖像分辨率問題等，THz在軍事方面的應用將呈現(xiàn)出百花齊放的局面。
由于THz通信具有大氣不透明、帶寬寬、天線小、定向性好、安全性高和散射小等特點，決定了其應用領域非常廣泛，包括衛(wèi)星間星際通信、同溫層內(nèi)空對空通信、短程地面無線局域網(wǎng)、短程安全大氣通信以及發(fā)展THz通信理論。關于THz軍事通信的研究計劃也層出不窮，如:美國航空航天局(NASA)、美國空軍科學研究辦公室實驗室(AFOSR)和美國空軍研究實驗室(AFRL)的傳感器研究部研究空軍成像，通信和預警用的緊湊創(chuàng)新的SiGe基THz源和探測器，歐盟第五框架計劃資助的WANTED工程(wireless area net working of terahertzemitters and detectors)及歐盟第五框架計劃資助的NanoTera工程。
由于很多生物大分子及DNA分子的旋轉(zhuǎn)及振動能級多處于太赫茲波段，生物體對太赫茲波具有獨特的響應，所以太赫茲輻射可用于疾病診斷、生物體的探測及癌細胞的表皮成像。計算機輔助層析成像技術是在X射線領域首先發(fā)展并應用起來的三維解析成像技術。太赫茲波也可以應用于計算機輔助層析成像。
太赫茲層析成像對物體的反映是多方面的，不僅可以獲得物體的吸收率的分布，還可以得到物體的折射率和材料的三維分布。 但是太赫茲波成像有2個固有的限制：其一，它不能穿透金屬，金屬表面幾乎可以100%的反射太赫茲輻射，因而太赫茲波不能探測金屬容器內(nèi)的物體；其二，液態(tài)水對太赫茲波有強烈的吸收。
太赫茲檢測與其他無損檢測技術相比，在檢測非金屬材料內(nèi)部缺陷方面具有獨特優(yōu)勢。太赫茲波可以穿過不透明的材料，檢測到可見光探測不到的內(nèi)部缺陷。它還可以用于絕熱材料，對于這種材料熱成像失效。和射線相比，它對人體不構成輻射危害，還能為軟材料提供更好的對比度。與超聲波相比，它可以根本不接觸物體表面便實現(xiàn)成像，而且在有些材料中聲波極度衰減，太赫茲波對于這些材料卻適用。
在太赫茲無損檢測裝備領域，主要供應商有Luna Innovation、Teraview、Menlo System和Becker Photonik公司。其中Luna Innovation和Teraview公司為太赫茲設備的老牌企業(yè)；Becker Photonik公司雖然進入太赫茲領域時間較短，但該公司專注于研究太赫茲無損檢測技術及設備開發(fā)；Menlo System公司也是新成立的太赫茲設備公司，技術成熟產(chǎn)品類型較多。
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