[科普中国]-太赫辐射

太赫辐射，又称THz波，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”。

简介太赫辐射，又称THz波，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。1

产生源自然产生源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。

人工产生源在2012年，几种太赫兹辐射的产生源有:

回旋管（gyrotron）

反向波振荡器（backward wave oscillator, "BWO"）

远红外激光（far infrared laser, "FIR laser"）

肖特基二极管（Schottky diode）

量子级联激光器

自由电子激光（FEL）

同步辐射光源

photomixingsources1

研究医学成像

安全检查

科学使用和成像

通信

制造

太赫兹无损检测2

无线数据通信记录在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Electronics Letters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。2

参见人体扫描安检仪

异质结双极性晶体管（HBT）

高电子迁移率晶体管（HEMT）

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所