太赫兹技术空间应用研究探讨

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1、第33卷第1期航天返回与遥感2012年02月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING75太赫兹技术空间应用研究探讨林栩凌阮宁娟周峰(北京空间机电研究所，北京100076)摘要作为近年来颇受世界各国和地区的科学家重视的一个新兴学科和技术领域。太赫兹辐射具有不同于其它波段电磁波的许多独特性质，在信息科学、生物学、医学、环境科学领域具有广阔的应用前景文章介绍了国际上太赫兹技术空间应用的发展历史及及中国太赫兹技术的研究进展，给出了中国发展太赫兹空间技术的几I占、建议关键词太赫兹电磁波空间应用综述中图分类号：V476文献标识码：A

2、文章编号：1009—8518(2012)01—0075—06DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2012．O1．011StudyonTerahertzTechnologyApplicationinSpaceScienceLINXulingRUANNingjuanZHOUFeng(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractTerahertz(THz)radiation，asanewresearchtopicandtechn

3、ologyfield，towhichmoreandmoreattentionispaidbytheresearchersandgovernments，hassomeuniquepropertieswhicharedifferentfromotherelectromagneticwave．THzwaveisregardedtohavepotentialapplicationinmanyfields，suchasinformationscience，biology，medicalandenvironmentsciences．Thesituation

4、softheresearchandthespaceapplicationofterahertztechnologyinChinaandabroadarepresented，andsomesuggestionsaregiven．Keywordsterahertz；electromagneticwave；spaceapplication；review1引言太赫兹辐射(太赫兹波，T射线)通常是指频率介于300GHz一10THz(1THz=IO他Hz)、波长在33～1O00~m之间的电磁辐射，从频率上看，该波段位于毫米波和红外辐射之间。太赫兹的命名来源

5、于它的振荡频率在l0Hz左右。在电子学领域里，这一频段的电磁波又被称为亚毫米波。在光谱学领域，它也被称为远红外。在20世纪80年代中期以前．由于缺乏有效的产生方法和检测手段，科学家对于该波段的电磁辐射性质了解非常有限。近年来由于自由电子激光器和超快技术的发展，为太赫兹脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源和探测手段，使太赫兹科学技术有了飞速的发展l】l。由于太赫兹波具有穿透性、安全性、宽带性、瞬态性、相于』生等特点，并且许多小分子的转动跃迁和大分子的集体振动跃迁都会在这个波段范围产生明显的特征吸收峰，所以近年来太赫兹波在成像、安检、生物分子检测、

6、化学过程研究等领域的应用引起了人们极大的兴趣。然而，真正促进太赫兹技术蓬勃发展的需求动收稿13期：2011-01—0576航天返回与遥感2012年第33卷力是人们渴望通过新的电磁波观察和探索宇宙和地球。宇宙中太赫兹波段的信息资源占据了总信息量的一半以上。因此可以利用太赫兹对行星和小星体(／b行星、卫星和彗星)进行观测，了解它们大气动力学以及它们的大气成分，进而能够推测太阳系、银河系或其它星体的形成原因和演化过程。另外，太赫兹也是探测月球和火星上是否存在水的有力工具之一。此外，高层大气中也有很强的天然太赫兹源，如羟基、氯化氢和水，根据从高层大气中

7、所得到的太赫兹信息可以了解支配臭氧循环、全球变暖的化学过程，进而为全球变暖提供有价值的信息。本文在分析太赫兹波特I生的基础上，介绍了国内外太赫兹技术空间应用的发展历史，并对我国太赫兹空间技术发展趋势作出了展望。2太赫兹空间技术国际研究发展概述‘太赫兹之所以引起人们浓厚的研究兴趣，并不仅仅因为它具有瞬态性、相干l生等挣I生，更重要的是它与微波及红外遥感相比具有许多优势：1)与微波相似，太赫兹同样具有能穿透云层等特点，但是太赫兹波的频率更高，因此在作为通信载体时，单位时间内可以承载更多的信息，在中短距离高容量无限通信中很有潜力；由于太赫兹波的波长更

8、短，它的发射方向性要好于微波；在成像应用中，它较之微波的短波长使其具有更高的空间分辨率，或者在保持同等空间分辨率时具有更长的景深；再者，由于波长较微波