太赫兹应用及其产生方法

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1、太赫兹及其产生方法摘要：太赫兹技术是20世纪80年代末产生的一种高新技术，近年来颇受关注。它在基础研究、生物科学等众多领域都有非常重要的应用前景。THz波具有很多的优越性，具有重要的研究价值。本文简要的介绍了THz波及其在公共安全、环境探测、生物医学、天文观测、军事及通信方面的应用，然后深入的阐述了THz波的产生方法。关键词：THz波的应用THz波产生方法1.引言随着现代科学技术的发展、国际竞争的加剧以及社会信息化进程不断加快，各种各样的新技术、新思想大量涌现出来。从云计算到物联网，从激光到太赫兹技术的出现都给了我们很大的机遇，同时也存在一定的挑战。为在国际竞争中立于不败之

2、地，我们国家在“十二五”战略新兴产业发展重点中提出了应大力发展信息产业、生物产业、航空航天产业、新能源产业、新材料产业、节能环保产业、新能源汽车产等新型产业，另外国家还确定了五项科技领域，而太赫兹技术在这些领域的探索及应用中起着举足轻重的作用。2.太赫兹简介及其应用2.1太赫兹简介太赫兹通常是指频率在0.1~10THz的电磁波，是上个世纪八十年代中后期才被正式命名的，在此之前科学家们称其为远红外射线。实际上早在一百年前，就有科学工作者涉及过这一波段。随着80年代一系列新技术、新材料的发展，特别是超快技术的发展，使得获得宽带稳定的脉冲THz源成为一种准常规技术，THz技术得以

3、迅速发展，并在实际范围内掀起一股THz研究热潮。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。2.2THz的应用由于太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很，又由于它的脉冲很短，所以具有

4、很高的时间分辨率。由此，太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。太赫兹的独特性能给公共安全、环境探测、生物医学、天文观测、军事及通信等领域带来了深远的影响。2.2.1公共安全THz的强透射能力和低辐射能量以及国家在公共安全检测方面的重大需求,比如检测毒品，以及在要害部门、场所的安全监控，如机场安检，使得THz辐射有望成为一种新的公共安全监控技术。由于THz既可以用于成像，又可以用于波谱分析，且其穿透能力极强，所以可以用其来实现非接触、非破坏性的探测。通过THz我们不仅能够检测出携带有武器的乘机者，还可以检测旅客携带的特殊物品。科学家们曾预测，在不久

5、的将来，THz成像技术将成为机场、车站及海关等公共场所安全检查的新手段。2.2.2环境探测THz技术能够对固体、气体、液体及火焰等介质的电学、声学性质及化学成分进行研究。科研人员可利用THz穿透烟雾来检测出大气中的有毒或有害分子,因此可用于环境的污染检测。由于THz波同样能够被大气层中的水、氧气、氮化物等物质所吸收,我们可以通过卫星携带的THz探测器实现对大气中气体含量及分布进行检测，然后通过大气微量分子变化来监测全球气候变暖问题。2004年美国国防部DARPA投入大量的资金，研制THz成像阵列技术,并最终研制出便携式、远距离THz成像雷达，它可以在沙尘暴、浓烟及海上浓雾中

6、寻找目标并清晰成像。2.2.3生物医学生物体对THz波具有独特的响应，而且很多生物大分子如DNA分子的旋转及振动能级多处于THz波段，所以THz在蛋白质等生物大分子无标志识别应用中有着举足轻重的作用。由于THz具有类似X射线的穿透能力，且其光子能量小，不会引起生物组织的光离化，所以在生物医学成像方面非常安全，适合于生物医学成像。THz辐射不仅在皮肤癌检测上得到应用，而且还在生物芯片和生物传感器方面发展迅速。另外由于大量有机分子转动和振动跃迁、半导体的子带和微带能量在THz范围，所以THz有助于“指纹”识别、结构表征及分子生物信息应用的发展，如果通过THz来分析药物的物理、化

7、学及生物成分、波谱特性、分子、量子相互作用过程等重要信息来对药物生产质量进行控制。2.2.4天文观测THz在天文学上占有极为重要的地位，是射电天文学上极重要的波段，它可以结合卫星实现空间成像。我们还可以根据星际、星系际大气分子特征谱及行星小星体的大气动力学原理，通过THz来完成许多天文方面的应用。此外，利用THz望远镜可观察到很多重要的新星体，这对于研究宇宙的起源和星体的形成起到了不可估量的作用。2.2.5军事及通信除了生物医学、天文观测和安全领域，太赫兹在军事、无线通信以及制造业方面也具有巨大的市场潜力。太赫兹技