簡介
太赫輻射,又稱 THz波,包含了頻率為0.3到3 THz的電磁波。該術語適用於從電磁輻射的毫米波波段的高頻邊緣(300 GHz)和低頻率的遠紅外光譜帶邊緣(3000 GHz)之間的頻率,對應的波長的輻射在該頻帶範圍從1mm到0.1mm(或100μm),所以也叫作“ 亞毫米波段”。
目前,國際上對太赫茲輻射已達成如下共識,即太赫茲是一種新的、有很多獨特優點的輻射源;太赫茲技術是一個非常重要的交叉前沿領域,給技術創新、國民經濟發展和國家安全提供了一個非常誘人的機遇。它之所以能夠引起人們廣泛的關注、有如此之多的套用,首先是因為物質的太赫茲光譜(包括透射譜和反射譜)包含著非常豐富的物理和化學信息,所以研究物質在該波段的光譜對於物質結構的探索具有重要意義;其次是因為太赫茲脈衝光源與傳統光源相比具有很多獨特的性質。
THz波(太赫茲波)或稱為THz射線(太赫茲射線)是從上個世紀80年代中後期,才被正式命名的,在此以前科學家們將統稱為遠紅外射線。太赫茲波是指頻率在0.1THz到10THz範圍的電磁波,波長大概在0.03到3mm範圍,介於微波與紅外之間。實際上,早在一百年前,就有科學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9um(0.009mm)和20um(0.02mm),之後又有到達50um的記載。之後的近百年時間,遠紅外技術取得了許多成果,並且已經產業化。但是涉及太赫茲波段的研究結果和數據非常少,主要是受到有效太赫茲產生源和靈敏探測器的限制,因此這一波段也被稱為THz間隙。隨著80年代一系列新技術、新材料的發展,特別是超快技術的發展,使得獲得寬頻穩定的脈衝THz源成為一種準常規技術,THz技術得以迅速發展,並在實際範圍內掀起一股THz研究熱潮。
產生源
自然產生源
太赫茲輻射是任意溫度高於約10K的物體的黑體輻射的一部分。
人工產生源
在2012年,幾種太赫茲輻射的產生源有:
•迴旋管(gyrotron)
•反向波振盪器(backward wave oscillator, "BWO")
•遠紅外雷射(far infrared laser, "FIR laser")
•肖特基二極體(Schottky diode)
•量子級聯雷射器
•自由電子雷射(FEL)
•同步輻射光源
•photomixingsources
研究
•醫學成像
•安全檢查
•科學使用和成像
•通信
•製造
•太赫茲無損檢測
無線數據通信記錄
在2012年5月,從日本東京工業大學的研究人員的一個團隊發表在 Electronics Letters使用T-射線的無線數據傳輸已創下新的紀錄,並建議在未來它們被用來作為數據傳輸的頻寬。該團隊的概念驗證裝置使用的諧振隧穿二極體(en:resonant tunneling diode, RTD),其中的電壓下降的電流增加,造成二極體“共振”,並產生在太赫茲波段的波。使用該RTD,研究人員傳送出542 GHz的信號,得到的數據傳輸速率是每秒3千兆位(Gigabits)。該演示比目前的Wi-Fi標準的快20倍的速度,和比此前的11月份的數據傳輸設定的記錄快一倍。太赫茲Wi-Fi可能僅能在大約10米(33英尺)範圍內工作,但“理論上”數據傳輸速度可以高達100 Gbit/s。
參見
•人體掃描安檢儀
•異質結雙極性電晶體(HBT)
•高電子遷移率電晶體(HEMT)