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太赫茲(Terahertz,,1THz=1012Hz)泛指頻率在0.1~10THz波段內(nèi)的電磁波,,位于紅外和微波之間,,處于宏觀電子學向微觀光子學的過渡階段,。早期太赫茲在不同的領(lǐng)域有不同的名稱,,在光學領(lǐng)域被稱為遠紅外,而在電子學領(lǐng)域,,則稱其為亞毫米波,、超微波等。在20世紀80年代中期之前,,太赫茲波段兩側(cè)的紅外和微波技術(shù)發(fā)展相對比較成熟,,但是人們對太赫茲波段的認識仍然非常有限,形成了所謂的“THz Gap”,。
太赫茲從頻率上看,, 在無線電波和光波, 毫米波和紅外線之間,; 從能量上看,, 在電子和光子之間· 在電磁頻譜上,太赫茲波段兩側(cè)的紅外和微波技術(shù)已經(jīng)非常成熟,,但是太赫茲技術(shù)基本上還是一個空白,,其原因是在此頻段上,既不完全適合用光學理論來處理,,也不完全適合微波的理論來研究,。太赫茲系統(tǒng)在半導體材料、高溫超導材料的性質(zhì)研究、斷層成像技術(shù),、無標記的基因檢查,、細胞水平的成像、化學和生物的檢查,,以及寬帶通信,、微波定向等許多領(lǐng)域有廣泛的應用。研究該頻段的輻射源不僅將推動理論研究工作的重大發(fā)展,,而且對固態(tài)電子學和電路技術(shù)也將提出重大挑戰(zhàn),。
2004年,美國政府將THz科技評為“改變未來世界的十大技術(shù)”之一,,而日本于2005年1月8日更是將THz技術(shù)列為“國家支柱十大重點戰(zhàn)略目標”之首,,舉全國之力進行研發(fā)。我國政府在2005年11月專門召開了“香山科技會議”,,邀請國內(nèi)多位在THz研究領(lǐng)域有影響的院士專門討論我國THz事業(yè)的發(fā)展方向,,并制定了我國THz技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃。另外,,美國,、歐洲、亞洲,、澳大利亞等許多國家和地區(qū)政府,、機構(gòu)、企業(yè),、大學和研究機構(gòu)紛紛投入到THz的研發(fā)熱潮之中,。
太赫茲的獨特性能給通信(寬帶通信)、雷達,、電子對抗,、電磁武器、天文學,、醫(yī)學成像(無標記的基因檢查,、細胞水平的成像)、無損檢測,、安全檢查(生化物的檢查)等領(lǐng)域帶來了深遠的影響。由于太赫茲的頻率很高,,所以其空間分辨率也很高,;又由于它的脈沖很短(皮秒量級)所以具有很高的時間分辨率。太赫茲成像技術(shù)和太赫茲波譜技術(shù)由此構(gòu)成了太赫茲應用的兩個主要關(guān)鍵技術(shù),。同時,,由于太赫茲能量很小,不會對物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用,所以與X射線相比更具有優(yōu)勢,。另外,,由于生物大分子的振動和轉(zhuǎn)動頻率的共振頻率均在太赫茲波段,因此太赫茲在糧食選種,,優(yōu)良菌種的選擇等農(nóng)業(yè)和食品加工行業(yè)有著良好的應用前景,。太赫茲的應用仍然在不斷的開發(fā)研究當中,其廣袤的科學前景為世界所公認,。