太赫兹
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太赫兹（Tera Hertz，THz）是波動頻率單位之一，又稱為太赫，或太拉赫兹。波動頻率的基本單位是赫茲，採千進位制，1太赫兹等於1012赫兹，也就是1000吉赫兹。
THz波（太赫兹波）包含了频率为 0.3 到 3 THz的电磁波。该术语适用于电磁辐射的毫米波波段的高频边缘之间的频率，300 gigahertz (3×1011Hz），和低频率的远红外光带边缘，3000 GHz (3×1012 Hz）。对应的波长的辐射在该频带范围从 1mm 到 0.1mm（或100μm）。
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。
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简介[编辑]
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。
产生源[编辑]
自然产生源[编辑]
太赫兹辐射的发射从任何大于约10开尔文(kelvin)的温度下的黑体辐射的一部分。
人工产生源[编辑]
在2012年，几种太赫兹辐射的产生源有:
- the en:gyrotron
- the en:backward wave oscillator ("BWO")
- the en:far infrared laser ("FIR laser")
- en:quantum cascade laser[1][2][3][4]
- 自由电子激光 (FEL)
- 同步辐射光源
- en:photomixing sources
- single-cycle sources used in terahertz time domain spectroscopy such as photoconductive, surface field, en:photo-Dember and optical rectification emitters.
研究[编辑]
- 医学成像
- 安全检查
- 科学使用和成像
- 通信
- 制造
无线数据通信记录[编辑]
在2012年5月，从日本东京工业大学[5]的研究人员的一个团队发表在en: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[6]。太赫兹Wi-Fi可能僅能在大约10米（33英尺）範圍內工作，但「理論上」数据传输速度可以高达100 Gbit/s。[7]
安全[编辑]
参见[编辑]
- 人體掃瞄安檢儀(en:Full body scanner)
- 异质结双极性晶体管（HBT）
- 高电子迁移率晶体管 (HEMT)
- en:Picarin
参考[编辑]
- ^ Köhler, Rüdeger; Alessandro Tredicucci, Fabio Beltram, Harvey E. Beere, Edmund H. Linfield, A. Giles Davies, David A. Ritchie, Rita C. Iotti, Fausto Rossi. Terahertz semiconductor-heterostructure laser. Nature. 2002-05-09, 417: 156–159 [2011-10-26]. Bibcode:2002Natur.417..156K. doi:10.1038/417156a. ISSN 0028-0836. PMID 12000955.
- ^ Scalari, G.; C. Walther, M. Fischer, R. Terazzi, H. Beere, D. Ritchie, J. Faist. THz and sub-THz quantum cascade lasers. Laser & Photonics Review. 2009-02-24, 3: 45–66 [2011-10-27]. doi:10.1002/lpor.200810030. ISSN 18638899 18638880, 18638899.
- ^ Lee, Alan W. M.; Qi Qin, Sushil Kumar, Benjamin S. Williams, Qing Hu, John L. Reno. Real-time terahertz imaging over a standoff distance (>25 meters). Appl. Phys. Lett. 2006, 89 (14): 141125. Bibcode:2006ApPhL..89n1125L. doi:10.1063/1.2360210. ISSN 00036951.
- ^ Fathololoumi, S.; E. Dupont, C.W.I. Chan, Z.R. Wasilewski, S.R. Laframboise, D. Ban, A. Matyas, C. Jirauschek, Q. Hu, H. C. Liu. Terahertz quantum cascade lasers operating up to ~200 K with optimized oscillator strength and improved injection tunneling. Optics Express. 2012-02-13, 20 (4): 3866–3876 [2012-03-21]. Bibcode:2012OExpr..20.3866F. doi:10.1364/OE.20.003866.
- ^ K. Ishigaki, M. Shiraishi, S. Suzuki, M. Asada, N. Nishiyama, and S. Arai. Direct intensity modulation and wireless data transmission characteristics of terahertz-oscillating resonant tunneling diodes. Electronics Letters. 10 May 2012, 48 (10): 582–3. doi:10.1049/el.2012.0849.
|work=和|journal=只需其一 (帮助) - ^ Chacksfield, Marc. Scientists show off the future of Wi-Fi – smash through 3Gbps barrier. Tech Radar. 16 May 2012 [16 May 2012].
- ^ Milestone for wi-fi with 'T-rays'. BBC News. 16 May 2012 [16 May 2012].
延伸阅读[编辑]
- Quasioptical Systems: Gaussian Beam Quasioptical Propagation and Applications, Paul F. Goldsmith, IEEE Press (1997)
- Sensing with Terahertz Radiation, ed. Daniel Mittleman, Springer (2002)
- Terahertz Spectroscopy: Principles and Applications, ed. Susan L. Dexheimer, CRC Press (2007)
- Principles of Terahertz Science and Technology, Yun-Shik Lee, Springer (2008)
- Introduction to THz Wave Photonics, Xi-Cheng Zhang and Jingzhou Xu, Springer (2009)
- Terahertz Technology: Fundamentals and Applications, Ali Rostami, Hassan Rasooli and Hamed Baghban, Springer (2011)
外部连接[编辑]
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