太赫兹基础技术发展现状
太赫兹基础技术主要研究如何产生、探测和控制太赫兹波,包括产生太赫兹波的太赫兹源、探测太赫兹波的各类探测器、传输/ 调制太赫兹的各种器件等。
(一)太赫兹源
目前太赫兹源主要有量子级联激光器、真空太赫兹器件、加速器太赫兹源等。
1. 量子级联激光器
量子级联激光器是利用Ⅲ–V族超晶格材料开发的紧凑型半导体光源,初用于产生中红外波,自2002 年起,开始应用于太赫兹频段。目前,量子级联激光器在1~5THz 范围内具有优异的性能,也是在该频段具有高输出功率的紧凑型光源,可产生功率大于1W 的激光,用于远场传输、频率梳和脉冲发射等。尽管量子级联激光器的运行需要低温冷却,但可以用低成本的斯特林冷却器实现。
2. 真空太赫兹器件
真空太赫兹器件可将储存的电能转化为加速电子束的动能,借助交互区的电磁波导或空腔将动能转换成电磁场能,主要类型包括行波管、速调管、磁控管和返波管等。由于功率密度的限制,真空太赫兹器件目前主要在0.22~1.0THz 工作,功率为1MW~10mW。未来瓦级真空太赫兹器件的发展趋势为能够克服大气衰减,穿透雾、灰尘或其他气溶胶,实现千兆移动网络通信、高分辨率雷达成像、非侵入性医疗诊断、材料表征、射电天文学研究等。
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世界太赫兹发展
2004年,美国将太赫兹评为“改变未来世界技术”之一,
2005年1月8日日本更是将太赫兹列为“国家支柱重点战略目标”,举全国之力进行研发。
2005年11月我国召开了“香山会议”,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。世界各国纷纷投入到THz的研发热潮之中。
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太赫兹波正好处于科学技术发展相对较好的微波毫米波和红外线光学之间,虽然在电磁波频谱中占有很特殊的位置,也具有很多特殊的性质,但是很多年以来,太赫兹波的研究却是一个相对落后的“空白”。关于太赫兹波课题的篇科技论文于1890年就已经发表在期刊PhysicalReview的版首页,但是直到20世纪末,太赫兹射线的产生、检测和利用仍然面临挑战,阻碍着技术的研究和发展。因为当时,国际上研究太赫兹波发射的装置主要集中在高能物理激光、微波雷达以及太赫兹波成像与数据通讯领域,科研难度高,投入成本巨大。
21世纪初,通过更有效的太赫兹射线发生源和检测器,研究者们已经开始开发波导、滤波器和分光器来操纵太赫兹波。一个叫做QinetiQ的公司使用太赫兹波照相机拍摄了一张全身着装的人的图像,标记出了隐藏着的。此后,国内外的太赫兹波照相机、太赫兹波人体安检仪开始出现了。
这里值得一提的是:太赫兹波的这项技术也陆续被应用于一些医院,作为医生检测的新颖无害的诊断工具。这种方法较以前的检测工具减少了成本和病患痛苦。另外,英格兰利物浦大学的研究者们希望通过太赫兹射线轰击皮肤细胞来消灭皮肤,实验及论证已经开始展开。 太赫兹实惠护具套装, 金道圣王大健康 济世康延。
太赫兹波在各类物质中的传播特性还有待进一步深入研究。但根据已有的研究结果,太赫兹辐射对有极电介质、无极电介质及金属导体的透射性有很大区别。有极电介质存在等效的电偶极矩,金属导体内部则存在大量自由移动的电荷,两者与太赫兹波相互作用时会出现共振吸收,因此太赫兹波对这两种物质的穿透性很低。而无极电介质对太赫兹波不会产生共振吸收效应,从而具有很强的穿透性。由此太赫兹成像可以将不同的材质加以区分。很多包装材料如塑料、纸箱、布料、木材等都属于无极电介质,但它们对可见光都是不透明的。故可结合相应技术对不透明的物体进行太赫兹成像,作为X射线和超声等成像技术的补充,探测材料内部缺陷和密封包装内的物品。太赫兹护颈护腰护膝三件套, 金道圣王大健康 济世康延。深圳太赫兹高磁净水仪
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太赫兹辐射是0.1~10THz的电磁辐射, 从频率上看, 在无线电波和光波,毫米波和红外线之间; 从能量上看, 在电子和光子之间· 在电磁频谱上,太赫兹波段两侧的红外和微波技术已经非常成熟,但是太赫兹技术基本上还是一个空白,其原因是在此频段上,既不完全适合用光学理论来处理,也不完全适合微波的理论来研究。太赫兹系统在半导体材料、高温超导材料的性质研究、断层成像技术、无标记的基因检查、细胞水平的成像、化学和生物的检查,以及宽带通信、微波定向等许多领域有的应用。研究该频段的辐射源不仅将推动理论研究工作的重大发展,而且对固态电子学和电路技术也将提出重大挑战。贵阳太赫兹光波养生舱
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