太赫兹波

用于通信、电子对抗等的电磁波
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“太赫兹”（THz）是一个频率单位，频率在0.1THz到10THz（波长为30~3000pLm）范围内的电磁波，称为太赫兹波。太赫兹波介于技术相对成熟的微波频段与红外线频段两个区域之间。太赫兹波的长频段与亚毫米波重合，发展主要依靠电子学技术；短波频段与红外频段重合，发展主要依靠光子学技术。太赫兹频段是宏观电子学向微观光子学过渡的频段，也是最后一个人类尚未完全认知和利用的频段，被称为电磁波频谱资源中的“太赫兹空隙”（THz gap）。[1]
由于太赫兹波所处的位置十分特殊，所以它具有许多十分特殊的性质。首先是太赫兹波具有广泛性。自宇宙大爆炸至今，宇宙背景辐射50％的能量就分布在太赫兹波段当中。1THz的特征温度是48K，而宇宙背景辐射的特征温度是2.7K，常温物体的热辐射是300K。由此可以看出，我们周围的绝大部分物体的热辐射都在太赫兹波段。[2]
太赫兹波具有以下几个特性：1、高透性。太赫兹波对于许多非极性物质，如介电材料、塑料、布料和纸张等包装材料具有很高的透过性。因此，可将太赫兹波应用于安检、质检等领域。另外，太赫兹波对烟雾、沙尘、阴霾等空气中悬浮物也具有良好的透过性。因此，太赫兹波可被应用于全天候导航、灯塔等领域；2、安全性。太赫兹波光子能量在毫电子伏（meV）量级，与x射线相比（千电子伏量级），不会因为光致电离而破坏被检测的物质。人体的细胞电离阈值在12.5 eV，另外由于太赫兹波的亲水性，导致其不能穿透人体，一般情况下最多只能深人人体皮肤4毫米，因此，太赫兹波不会对人体造成电磁损害，由此可利用太赫兹波对生物活体进行检测；3、指纹谱。太赫兹波谱包含了丰富的物理和化学信息，许多大分子的振动能级跃迁和转动能级跃迁都在太赫兹波段有分布，由此可利用太赫兹波研究这些物质的结构。另外，由于太赫兹波的典型脉宽在皮秒量这样可以方便地对各种形态的材料进行高时间分辨率、高信噪比、大范围的相干测量。[2]

关注研发

2004年，美国政府将THz科技评为“改变未来世界的十大技术”之一，而日本于2005年1月8日更是将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。我国政府在2005年11月专门召开了“香山科技会议”，邀请国内多位在THz研究领域有影响的院士专门讨论我国THz事业的发展方向，并制定了我国THz技术的发展规划。另外，美国、欧洲、亚洲、澳大利亚等许多国家和地区政府、机构、企业、大学和研究机构纷纷投入到THz的研发热潮之中。THz研究领域的开拓者之一，美国著名学者张希成博士称：“Next ray，T-Ray！”。目前国内已经有多家研究机构开展太赫兹领域的相关研究，其中首都师范大学，是入手较早，投入较大的一家，并且在毒品和炸药太赫兹光谱、成像和识别方面，利用太赫兹对非极性航天材料内部缺陷进行无损检测方面做出了许多开拓性的工作，同时由于太赫兹射线在安全检查方面的独特优势，首都师范大学太赫兹实验室正集中力量研发能够用于实景测试的安检原型设备。