太赫辐射

✍ dations ◷ 2025-06-09 18:04:39 #电磁波谱,太赫技术

太赫辐射,又称THz波或太赫茲,包含了频率为0.3到3 THz的电磁波。该术语适用于从电磁辐射的毫米波波段的高频边缘(300 GHz)和低频率的远红外光谱带边缘(3000 GHz)之间的频率,对应的波长的辐射在该频带范围从1mm到0.1mm(或100μm),所以也叫作“亚毫米波段”。

目前,国际上对太赫兹辐射已达成如下共识,即太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源;太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域,给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。它之所以能够引起人们广泛的关注、有如此之多的应用,首先是因为物质的太赫兹光谱(包括透射谱和反射谱)包含着非常丰富的物理和化学信息,所以研究物质在该波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义;其次是因为太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质。

THz波(太赫兹波)或称为THz射线(太赫兹射线)是从上个世纪80年代中后期,才被正式命名的,在此以前科学家们将统称为远红外射线。太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波,波长大概在0.03到3mm范围,介于微波与红外之间。实际上,早在一百年前,就有科学工作者涉及过这一波段。在1896年和1897年,Rubens和Nichols就涉及到这一波段,红外光谱到达9um(0.009mm)和20um(0.02mm),之后又有到达50um的记载。之后的近百年时间,远红外技术取得了许多成果,并且已经产业化。但是涉及太赫兹波段的研究结果和数据非常少,主要是受到有效太赫兹产生源和灵敏探测器的限制,因此这一波段也被称为THz间隙。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技术得以迅速发展,并在实际范围内掀起一股THz研究热潮。

太赫兹辐射是任意温度高于约10K的物体的黑体辐射的一部分。

在2012年,几种太赫兹辐射的产生源有:

在2012年5月,从日本东京工业大学的研究人员的一个团队发表在使用T-射线的无线数据传输已创下新的纪录,并建议在未来它们被用来作为数据传输的带宽。该团队的概念验证装置使用的谐振隧穿二极管(en:resonant tunneling diode, RTD),其中的电压下降的电流增加,造成二极管“共振”,并产生在太赫兹波段的波。使用该RTD,研究人员发送出542 GHz的信号,得到的数据传输速率是每秒3千兆位(Gigabits)。该演示比目前的Wi-Fi标准的快20倍的速度,和比此前的11月份的数据传输设置的记录快一倍。太赫兹Wi-Fi可能仅能在大约10米(33英尺)范围内工作,但“理论上”数据传输速度可以高达100 Gbit/s。



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