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1、第卷第期中国激光,年,月文章编号一一一太赫兹通信技术的研究与展望,‘‘姚建锣迟楠杨鹏飞崔海霞汪静丽李九生徐德刚丁欣,,吸,夕、了天津大学精密仪器与光电子工程学院天津。。。,竺复口大学信息科学与工程学院通信科学与工程系上海。。“长春理工大学光电信,。。注华中科技大学武汉光电国家实验室,。。息学院吉林长春湖北武汉摘要太赫兹通信是一个极具应用前景的技术,太赫兹波有非常宽的还没分配的频带,并且具有传输速率高、方向、、。。性好安全性高散射小及穿透性好等许多特性发展太赫兹通信技术已成为各发达国家研究的热点该文分析了国内外太赫兹通信的研究情况以太赫兹通信系统的整体框架,全面地介绍和
2、分析了太赫兹通信的一些关键技,。术和最新研究成果同时对太赫兹的技术发展趋势和应用前景做展望提出了太赫兹技术的发展战略关键词太赫兹波太赫兹通信系统高速短距离无线互联通信太赫兹空间通信中图分类号文献标识码。。,,‘‘‘‘‘,一,乙了亡,’食·,艺艺。乙,抚刀乞咒乙亡。刀尹摊艺及艺艺了乏,沙分乙云艺之工,‘·,,。乙召乙已乙乙乙子刀,,介砚加怜艺名及艺户之矛之艺矛之加了刀乏。艺之召之材母乙云乙艺了乙·,了乙产之尸汉〔防乙艺了万泛,了王。·、亡,‘、亡。,‘,,‘,,、‘,‘,,、儿,。,,,户去,艺介艺夕乙厂八孟夕厂艺叩万,,,。,九。,元乙元,了,之,‘。·‘’,不汉、亡
3、艺。,乙乙艺。军才。。之,,,艺、,,,艺万去,、,‘了‘,‘〔,刃石之,抚乙产艺了护东一’,,,·,引言段与红外线重合,发展主要依靠光子学技术。波的位置正好处于宏观经典理论向微观量子理论的背景,太赫兹波是电磁频率在。一过渡区它是最后一个人类尚未完全认知和利用的。仁拜,频段波长在一之间的电磁波波段介于微,波与远红外光之间,如图所示。波的长波段世纪年代以前由于缺乏有效的源,,及检测技术致使人们对波段的认识非常有与亚毫米波重合其发展主要依靠电子学技术短波一一收到修改稿一一收稿日期日期,。基金项目国家计划和国家自然科学基金资助课题,,,,,、、作者简介姚建锉一男中国科学院院
4、士教授博士生导师主要从事激光光电子非线性光学和太赫兹技术等方面的研究。一中国光学学会会员号一激光卷限,使得波成为电磁波谱上的空隙。近十几年围由于它是由相干电流驱动的偶极子振荡产生的,来,激光技术的迅速发展为波的产生提供了稳或是由相干的激光脉冲通过非线性光学频率差频产、,生,因,定可靠的激发光源波检测技术及其应用的此有着很好的相干性此外光子的能量。一,,一只研究也得到了蓬勃的发展阵相比于传统的电磁有不易破坏被检测的物质适合于生物,,,波和光波脉冲的典型脉宽在皮秒量级不但大分子与活性物质结构的研究而且辐射具,,它,可以方便地进行时间分辨的研究而且通过取样测有很好的穿透性能
5、以很小的衰减穿透物质如烟量技术,能够有效地抑制背景辐射噪声的干扰、、、,川尘墙壁碳板布料及陶瓷等在环境控制与国家安脉冲源通常包括若干个周期的电磁振荡,单个全方面能有效发挥作用。脉冲的频带可以覆盖从吉赫兹至几十太赫兹的范图太赫兹在电磁波谱中的位置一基于以上良好特性,波用于通信领域成为因此可以在大风沙尘以及浓烟等恶劣环境下进行正·。‘‘。仁,了近几年来国内外研究的热点其中室内无线安全常通信工作接入,,,曰和高速短距离无线互联通信正是超宽当然如图所示波在通过大气时水蒸带无线通信带宽的两个发展方向。气等导致的强吸收使得其效率较低,以及在目前的太赫兹波用于通信的独特性质源中相对
6、低的发射功率会给太赫兹通信带来波介于微波与远红外光之间,处于电子学明显的不利。但是,随着高功率光源、高灵敏向光子学的过渡领域,它集成了微波通信与光通信度的探测技术及高稳定性的系统,日益突破占有很,’。,多独特优势的太赫兹通信必将指日可待‘,的优点同时相比较种现有通信手段波表现出了一些特有的优良性质。相比较于微波通信而言,通信传输的容量大波的频段在一’‘,比之间微波通信高出一个数量,,比级可提供高达的无线传输速率当前的仁一”习超宽带技术快几百甚至上千倍,,可波束更窄方向性更好以探测更小的目标以及更精确地定位波具有更好的保密性及抗干扰能巨‘。一‘图太赫兹彼谱范围的大气衰减
7、力,由于波波长相对更短在完成同样功,天线的尺寸可,能的情况下以做得更小其他的系统结构也可以做得更加简单、经济。太赫兹通信系统结构,主要在目前的通信研究中以无线相比较于光通信而言,。光子能量低,只有一,这大概是通信系统的设计研究为主如图所示、、,因,,其中发射子系统接收子系统双工器和天线构光子能量的此相比于光通信而言能量效成通信子系统。一般的微波通信并没有捕获、跟踪和率更高,,,,,瞄准简称子波具有很好的穿透沙尘烟雾的能力系统。考虑到波的高频段比较接近光频,波束期姚建锉等太赫兹通信技术的研究与展望窄,在一些特别的使用环境下,需要采用子系系统,建立通信链
