太赫茲成像技術(shù)發(fā)展概述

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1、太赫茲成像技術(shù)發(fā)展概述摘要：太赫茲波是指頻率為100GHz~10THz的電磁輻射(1THz=1012GHz)，因為太赫茲處于電磁波段中特殊的位置，與其它波段的電磁波相比具有許多獨特的性能，如瞬態(tài)性、低能性、寬帶性、非極性物質(zhì)極強穿透力等。太赫茲波目前在生物醫(yī)學領域、國防軍事通訊、安檢無損探測等都有廣泛的應用。近十年的研究表明它有非常重要的學術(shù)和應用價值,使得全世界各國都給予極大的關注，積極開發(fā)THz技術(shù)及其應用。關鍵詞：太赫茲；成像；探測ReviewoftheProgressofTHzImagingtechnologyAbstract:Terahertz(THz)wavesa

2、reelectromagneticwaveswithfrequenciesbetweenl000GHzto10THz.(1THz=1012GHz).Withitsspeciallocationinfrequencyterahertzwavehasmoreparticularperformancethanotherwaves,suchasinstantaneous,lowenergy,broadbandwidth,andpiercestronglythroughnonpolarmatters.CurrentlyTHzwavehasawiderrangeofapplication

3、sinbiomedicine,nationaldefenseandmilitarycommunications,securityandnon-destructivedetection.Studiesoverthepastdecadehaveshownthatithasveryimportantvalueonacademiesandapplications,whichattractedagreatdealofworldwideattention,andthusactivelydevelopedTHztechnologiesanditsapplications.Keyword:T

4、Hz;imaging;detection引言THz波通常指的是波長在3mm~30um(100GHz~10THz)區(qū)間的遠紅外電磁輻射,其波段位于微波和紅外之間。在20世紀80年代中期以前，由于缺乏有效的產(chǎn)生和檢測方法,人們對于該波段電磁輻射性質(zhì)的了解非常有限,以致該波段被稱為電磁波譜中的THz空隙,該波段也是電磁波譜中有待進行全面研究的最后一個頻率窗口。近十幾年來,超快激光技術(shù)的迅速發(fā)展,為THz脈沖的產(chǎn)生提供了穩(wěn)定、可靠的激發(fā)光源,使THz輻射的機理研究、檢測技術(shù)和應用技術(shù)得到蓬勃發(fā)展。THz技術(shù)之所以引起廣泛的關注,是由于太赫茲電磁波有其獨特的特點,它在物體成像、環(huán)境監(jiān)測

5、、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動通訊、尤其是在衛(wèi)星通訊和軍用雷達等方面具有重大的科學價值和廣闊的應用前景。本文主要綜述了太赫茲成像技術(shù)在生物醫(yī)學、空間通信和雷達領域的最新發(fā)展概況。1太赫茲波1.1太赫茲波簡介太赫茲波是指頻率為100GHz~10THz的電磁輻射(波長在3mm~30um)，從頻率上看，THz所處的位置正好處于微波毫米波與紅外線光學之間，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，但是處在無線電波和光波之間的太赫茲技術(shù)則形成了一個相對落后的“空白”。THz的長波方向，主要依靠電子學(Electronics)科學技術(shù)，而TH

6、z的短波長方向則主要是光子學(Photonics)科學技術(shù)，從而在電子學與光子學之間形成一個“THz-Gap”。這使得研究THz時不能完全用光學理論來處理，也不能完全用微波的理論來研究。研究該頻段的輻射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)也將起到重大促進作用。這一特殊波段的研究近年來取得了許多進展，成為一個引人矚目的前沿領域[1]。尤其是隨著超快激光技術(shù)的迅速發(fā)展，為THz波的產(chǎn)生提供了穩(wěn)定可靠的激發(fā)光源及有效的探測手段，在很大程度上促進了THz輻射的波源研究、檢測技術(shù)和應用技術(shù)的發(fā)展。相對于目前被廣泛應用的x射線檢查，太赫茲技術(shù)檢測會是一種非常有效的

7、補充措施?？梢灶A料，太赫茲技術(shù)的開發(fā)和應用將是21世紀重大的新興科學技術(shù)領域之一。1.2太赫茲波特征[2]太赫茲技術(shù)之所以成為科學前沿關注的對象，是因為太赫茲處于電磁波段中的特殊位置，與其它波段的電磁波相比具有許多獨特的性能。1.2.1與短波長的電磁波相比:(1)THz波的典型脈寬在亞皮秒量級，可以進行亞皮秒、飛秒時間分辨的瞬態(tài)光譜研究，通過取樣測量技術(shù)，能夠防止背景輻射噪音的干擾。目前太赫茲輻射強度能夠得到的探測效果，遠遠優(yōu)于傅立葉變換紅外光譜的探測技術(shù)，并且太赫茲技術(shù)穩(wěn)定性也很高。(2)太赫茲波源通