太赫辐射
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太赫辐射（英语：Terahertz radiation），又称THz波或太赫茲，包含了频率为0.3到3 THz的电磁波。此频段属远红外光，高于微波波段的频率，[1]对应的波长范围从1mm到0.1mm（或100μm），所以也叫作“亚毫米波段”（submillimeter waves）。
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。[2]
简介
[编辑]THz波（太赫兹波）或称为THz射线（太赫兹射线）是从1980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
[编辑]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[3][4][5][6]
- 自由电子激光（FEL）
- 同步辐射光源
- photomixing sources
研究
[编辑]无线数据通讯纪录
[编辑]在2012年5月，日本东京工业大学的研究团队使用T-射线的无线数据传输创下新的纪录，发表在Electronics Letters[7]，并建议在未来以此做为数据传输的频率。该团队的概念验证装置使用谐振穿隧二极管（RTD），其电压下降时的电流增加造成二极管“共振”，并产生THz波段的波。使用该RTD，研究人员发送出542 GHz的讯号，得到的数据传输速率是每秒3 Gigabits。该展示速度比当时主流的Wi-Fi 802.11n标准快20倍，比之前11月份的数据传输设置的纪录快一倍[8]。THz 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。[9]
安全
[编辑]参见
[编辑]引用和注释
[编辑]- ^ DanielBaroletabFrançoisChristiaenscMichael R.Hamblinde. Infrared and skin: Friend or foe. [2022-01-08]. （原始内容存档于2022-02-28）.
- ^ 强烈太赫兹辐射 （页面存档备份，存于互联网档案馆），亚太日报，2013年12月18日
- ^ 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. ISSN 0028-0836. PMID 12000955. doi:10.1038/417156a.
- ^ 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]. ISSN 1863-8880. doi:10.1002/lpor.200810030.
- ^ 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. ISSN 0003-6951. doi:10.1063/1.2360210.
- ^ 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. [失效链接]
- ^ 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.
- ^ Chacksfield, Marc. Scientists show off the future of Wi-Fi – smash through 3Gbps barrier. Tech Radar. 16 May 2012 [16 May 2012]. （原始内容存档于2012-11-25）.
- ^ Milestone for Wi-Fi with 'T-rays'. BBC News. 16 May 2012 [16 May 2012]. （原始内容存档于2012-10-17）.
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）
外部链接
[编辑]- Terahertz radiation: applications and sources by Eric Mueller
- Terahertz profile on Google Scholar（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 太赫兹科学技术及其应用的新发展[永久失效链接] by 刘盛纲,钟任斌 《电子科技大学学报》
