第23卷第1期光电技术应用Vol.23,No.12008年2月ELECTRO-OPTICTECHNOLOGYAPPLICATIONFebruary.2008:1673-1255(2008)01-0001-04太赫兹技术的发展现状及应用前景分析王忆锋,毛京湘(昆明物理研究所,云南昆明650223)摘要:简要介绍了太赫兹辐射源和太赫兹探测器,特别是THz量子级联激光器(QCL)和THz量子阱红外光子探测器(QWIP)的原理、特点及研究现状.分析了太赫兹技术工程应用前景及限制因素.指出作用距离是决定太赫兹技术应用的关键因素之一.如果太赫兹辐射在大气对流层内传输时的衰减问题不能得到有效解决,那么太赫兹技术在地面或海上的应用可能受到严重制约.基于机载或星载平台的太赫兹雷达或通信,则具有诱人的应用前景.关键词:太赫兹;太赫兹辐射源;太赫兹探测器;应用:O441.4文献标识码:AAnalysisonDevelopmentStatusofTerahertzTechnologyandApplicationProspectWANGYi-feng,MAO激ng-xiang(KunmingInstituteofPhysics,KunmingYunnan,650223,China)Abstract:AbriefoverviewofTHzsourcesandTHzdetectors,especiallytheTHzquantumcascadelasers(QCL)andTHzquantum-wellinfraredphotodetectors(QWIP),andtheircharacteristicsarepresentedwithemphasisontheirbasicprincipleandrecentresearchprogress.TheprospectsandlimitationsofTHztechnologyinapplicationarealsoanalyzed.ItispointedoutthatthedistanceisoneofthekeyfactorsforapplicationofTHztechnology.IfthedegradationofTHzradiationduringthetransportationinatmospherictropospherecouldnoteffectivelybesolved,theapplicationofTHztechnologyontheearthorseawillbeseriouslylimited.THzradarortelecommu-nicationbasedonairborneorsatellitehasapromisingfuture.Keywords:terahertz;terahertzradiationsource;terahertzdetector;application电磁波谱中微波和红外之间的部分称为太赫兹为T射线.太赫兹波段一端落入远红外(farin-(Terahertz,THz)波或太赫兹辐射,太是英语词根frared)波段,另一端落入亚毫米波段,是光子技术与tera-的译音,其频率为0.1～10THz(对应的波长范电子技术、宏观状态与微观状态之间的过渡区域,表围是3000～30μm).如图1所示.太赫兹辐射又称现出一系列不同于其他电磁辐射的特殊性能.图1电磁波谱示意图,太赫兹波段位于红外与毫米波之间,频率范围在0.1～10THz之间.收稿日期:2008-01-07作者简介:王忆锋(1963-),男,湖南零陵人,北京理工大学计算机系工学士.高级工程师.主要从事器件仿真研究.2光电技术应用第23卷由于缺乏有效的太赫兹辐射产生和检测手段,对于该波段的了解一直比较有限,使得太赫兹成为电磁波谱中最后一个未被全面研究的频率窗口,以致于它被称为电磁波谱中的“太赫兹空隙(terahertzgap)”.从过去二十多年前开始,随着太赫兹辐射源和太赫兹探测器的相继问世,太赫兹技术的研究和应用才有了较快发展,在医疗诊断、射电天文、物体成像、宽带移动通信等领域显示了重大的科学价值及实用前景,与此同时,其他方面的工程应用潜力也受到关注.1太赫兹辐射的特点太赫兹辐射具有如下特点[1,2]:(1)太赫兹辐射是完全非电离的,其光子能量较低,对大部分生物细胞无害,适合于对生物组织进行活体检查.如利用太赫兹时域谱技术研究酶的特性,进行DNA鉴别等;(2)太赫兹辐射的频率极宽,覆盖了各种包括蛋白质在内的大分子的转动和振荡频率.许多大分子在太赫兹辐射段表现出很强的吸收和谐振,构成了相应的太赫兹“指纹”特征谱,这些光谱信息对于物质结构的研究很有价值;(3)太赫兹辐射可以透过各种生物体、电介质材料以及气相物质,这些介质在太赫兹辐射段具有丰富的吸收和色散性质,通过测量并分析样品的太赫兹信号便可以获得关于材料中的物质成分和物理、化学以及生物学信息.另外,太赫兹辐射可无损穿透墙壁、布料,使其可以在某些特殊领域如安全检查等方面发挥作用;(4)太赫兹辐射的频带宽度是微波的1000倍,是很好的宽带信息载体,特别适合局域网的宽带无线移动通信;(5)太赫兹辐射的时域频谱信噪比很高.目前,对太赫兹辐射强度测量的信噪比可大于1010,通过采样测量技术,能够有效地防止背景辐射噪音的干扰,这使得太赫兹非常适用于成像应用;...