3分钟了解太赫兹技术

太赫兹波，这个电磁波里最神秘的存在，被认为未来将颠覆安检、通信、生物医学等诸多行业，受到政府、科研界和产业界的多方关注。y6v安检之家

近日，河北省政府印发《关于加快推进工业转型升级建设现代化工业体系的指导意见》，其中提到要面向未来，超前布局、研发、储备一批引领产业变革的颠覆性技术，积极培育发展量子通信、太赫兹、石墨烯、增材制造等未来产业。y6v安检之家

那么现在太赫兹技术发展如何了？未来的技术走向和应用场景是怎样的？y6v安检之家

太赫兹（Terahertz，简称THz，1 THz=1012 Hz）波是指频率范围在0.1-10 THz，相应的波长在3 mm-30 μm，介于毫米波和红外光学之间的电磁波谱区域。随着现代科学技术的发展，人们对毫米波和红外光的研究不断深入，其器件和应用技术日趋成熟，形成了毫米波和红外光学两大应用和研究领域。y6v安检之家

然而在毫米波和红外光之间的太赫兹频谱区域，由于缺乏高效的太赫兹辐射源、探测器及功能器件，丰富的太赫兹频谱资源尚未被充分开发利用，成为当前学术界的研究热点。y6v安检之家

太赫兹技术的研究主要集中在太赫兹辐射、太赫兹探测、太赫兹通信和太赫兹成像等方面。其中，高效的太赫兹辐射源和探测技术是推动太赫兹技术走向应用的关键。y6v安检之家

太赫兹辐射技术y6v安检之家

在太赫兹诸多技术的研究中，太赫兹辐射源的研究占据了很重要的位置。太赫兹辐射的产生主要有3种途径：y6v安检之家

●基于电子学技术的太赫兹辐射源，包括返波管、耿氏振荡器以及固态倍频源等，这是毫米波技术向高频方向的扩展，这类太赫兹辐射源工作于1 THz以下，输出功率通常在数十微瓦到毫瓦量级；y6v安检之家

●基于光子学技术的太赫兹辐射源，包括量子级联激光器、自由电子激光器和气体激光器等，这是激光技术向低频方向的延伸，这类太赫兹辐射源输出功率较大，具有很好的应用潜力。基于太赫兹激光器的光频梳技术在高分辨成像和成谱应用方面的前景广阔；y6v安检之家

●基于超快激光技术的太赫兹辐射源，这类技术是1 THz附近向高频和低频方向同时发展的太赫兹辐射源技术，这类太赫兹辐射源具有脉宽窄、峰值功率高等优点，但是存在能量转换效率和平均输出功率低的问题。y6v安检之家

因此，探索实现室温、高输出功率、连续可调谐和小型化的辐射源将大大促进太赫兹技术的研究，也是当前太赫兹领域的重要发展目标。y6v安检之家

太赫兹探测技术y6v安检之家

太赫兹探测技术也是太赫兹技术研究的一个重要组成部分，它涉及到物理学、光电子学、材料科学和半导体技术等，是一门综合性很强的技术。按照探测的原理可以分为太赫兹热探测器和太赫兹光子型探测器两大类。y6v安检之家

●太赫兹热探测器的工作原理为：探测材料吸收太赫兹辐射，引起材料温度、电阻等参数的改变，再将其转换为电信号。y6v安检之家

常见的太赫兹热探测器主要包括氘化硫酸三甘肽焦热电探测器、微机械硅bolometer 探测器以及钽酸锂焦热电探测器、超导隧道结和热电子混频器等。y6v安检之家

●在太赫兹光子探测器中，电磁辐射被材料中的束缚电子或自由电子直接吸收，引起电子分布的变化，进而给出电信号输出。y6v安检之家

常见的太赫兹光子探测器有太赫兹量子阱探测器、肖特基二极管和高迁移率晶体管等离子体波太赫兹探测器等。热探测器的极限探测灵敏度与探测器工作温度成正比，因此高灵敏太赫兹热探测器需要低温工作。y6v安检之家

太赫兹光子探测器通常有高的损伤阈值和大的线性响应范围，探测灵敏度和响应速度间不存在相互制约，可以同时具备高探测灵敏度和快速响应能力。y6v安检之家

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超导HEB 混频器的显微放大图y6v安检之家

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THz量子阱探测器工作原理示意图：(a)器件结构；(b)器件能带结构和工作原理y6v安检之家

太赫兹通信技术y6v安检之家

太赫兹通信技术建立在传统无线通信的基础之上，由于太赫兹通信系统具有带宽大、传输速率高、保密性好等特点，随着现代社会对无线通信速率的要求不断提高，利用太赫兹波作为载波进行无线通信成为现代通信技术发展的必然。太赫兹通信的应用场景包括短<距离高速无线通信、空间通信和复杂军事环境条件下的保密通信等。