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?yàn)樘掌澨幱陔姶挪ǘ沃刑厥獾奈恢?，與其它波段的電磁波相比具有許多獨(dú)特的性能，如瞬態(tài)性、低能性、寬帶性、非極性物質(zhì)極強(qiáng)穿透力等。太赫茲波目前在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、國(guó)防軍事通訊、安檢無(wú)損探測(cè)等都有廣泛的應(yīng)用。近十年的研究表明它有非常重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值,使得全世界各國(guó)都給予極大的關(guān)注，積極開(kāi)發(fā)THz技術(shù)及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞：太赫茲；成像；探測(cè)ReviewoftheProgressofTHzImagingtechno

2、logyAbstract:Terahertz(THz)wavesareelectromagneticwaveswithfrequenciesbetweenl000GHzto10THz.(1THz=1012GHz).Withitsspeciallocationinfrequencyterahertzwavehasmoreparticularperformancethanotherwaves,suchasinstantaneous,lowenergy,broadbandwidth,andpiercestrongly

3、throughnonpolarmatters.CurrentlyTHzwavehasawiderrangeofapplicationsinbiomedicine,nationaldefenseandmilitarycommunications,securityandnon-destructivedetection.Studiesoverthepastdecadehaveshownthatithasveryimportantvalueonacademiesandapplications,whichattracte

4、dagreatdealofworldwideattention,andthusactivelydevelopedTHztechnologiesanditsapplications.Keyword:THz;imaging;detection引言THz波通常指的是波長(zhǎng)在3mm~30um(100GHz~10THz)區(qū)間的遠(yuǎn)紅外電磁輻射,其波段位于微波和紅外之間。在20世紀(jì)80年代中期以前，由于缺乏有效的產(chǎn)生和檢測(cè)方法,人們對(duì)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

5、中有待進(jìn)行全面研究的最后一個(gè)頻率窗口。近十幾年來(lái),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(jī)理研究、檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)得到蓬勃發(fā)展。THz技術(shù)之所以引起廣泛的關(guān)注,是由于太赫茲電磁波有其獨(dú)特的特點(diǎn),它在物體成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動(dòng)通訊、尤其是在衛(wèi)星通訊和軍用雷達(dá)等方面具有重大的科學(xué)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。本文主要綜述了太赫茲成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、空間通信和雷達(dá)領(lǐng)域的最新發(fā)展概況。1太赫茲波1.1太赫茲波簡(jiǎn)介太赫茲波是指頻率為100GHz~10THz的電

6、磁輻射(波長(zhǎng)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(xué)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(wú)線電波和光波之間的太赫茲技術(shù)則形成了一個(gè)相對(duì)落后的“空白”。THz的長(zhǎng)波方向，主要依靠電子學(xué)(Electronics)科學(xué)技術(shù)，而THz的短波長(zhǎng)方向則主要是光子學(xué)(Photonics)科學(xué)技術(shù)，從而在電子學(xué)與光子學(xué)之間形成一個(gè)“THz-Gap”。這使得研究THz時(shí)不能完全用光學(xué)理論來(lái)處理，也不能完全用微波的理論來(lái)研究。

7、研究該頻段的輻射不僅將推動(dòng)理論研究工作的重大發(fā)展,而且對(duì)固態(tài)電子學(xué)和電路技術(shù)也將起到重大促進(jìn)作用。這一特殊波段的研究近年來(lái)取得了許多進(jìn)展，成為一個(gè)引人矚目的前沿領(lǐng)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(cè)手段，在很大程度上促進(jìn)了THz輻射的波源研究、檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。相對(duì)于目前被廣泛應(yīng)用的x射線檢查，太赫茲技術(shù)檢測(cè)會(huì)是一種非常有效的補(bǔ)充措施。可以預(yù)料，太赫茲技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將是21世紀(jì)重大的新興科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。1.2太赫茲波特征[2]太赫茲技術(shù)之所

8、以成為科學(xué)前沿關(guān)注的對(duì)象，是因?yàn)樘掌澨幱陔姶挪ǘ沃械奶厥馕恢?，與其它波段的電磁波相比具有許多獨(dú)特的性能。1.2.1與短波長(zhǎng)的電磁波相比:(1)THz波的典型脈寬在亞皮秒量級(jí)，可以進(jìn)行亞皮秒、飛秒時(shí)間分辨的瞬態(tài)光譜研究，通過(guò)取樣測(cè)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(qiáng)度能夠得到的探測(cè)效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傅立葉變換紅外光譜的探測(cè)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