2019至今美国SBIR太赫兹项目简介-new

2008-2017太赫兹创新项目大数据分析（美国SBIR/STTR项目）1.背景介绍SBIR/STTR就是当今国内遍地开花的政府创业资助的鼻祖。

上个世纪80年代（我们晚了30年）开始美国政府就通过SBIR/STTR计划帮助小企业进行技术创新研究和技术转移。

2017年SBIR计划的经费比例上升到3.2%，STTR比例大概在0.3%。

2010年奥巴马总统任期中SBIR/STTR达到顶峰，当年总投资达26亿美金，资助项目超过7000个（支持千千万万个SpaceX前仆后继）。

SBIR和STTR项目一般分为三个阶段，第一个阶段(10～15万美元)主要是对小企业所提交的研究设想进行概念论证；第二个阶段(75～200万美元)则是进一步对项目的科学、技术和商业化程度做出评估和支持；第三个阶段的目标自是项目商业化应用孵化。

著名的“好奇者”号火星探测器和大名鼎鼎的E-2鹰眼预警机也都得益于SBIR。

太赫兹领域，当今电子学巨头VDI公司（2008-2017年共17个项目得到资助，金额接近720万美元）和曾经风光一时的Zomega公司（1998-2012年共13个项目得到资助，金额接近420万美元）都多次成为SBIR的座上宾。

2.数据统计10203040502008200920102011201220132014201520162017坐标轴标题SBIR/STTR 太赫兹项目年度数量和金额统计2008-2017项目总数项目总金额(Million USD)*2008-2017年SBIR/STTR 项目总量:56209*2008-2017年SBIR/STTR 太赫兹项目总量:17567%33%按不同阶段太赫兹项目比例PhaseIPhaseII-0.01000.02000.0300 0.0400 0.0500 0.06000.0700 0.0800坐标轴标题太赫兹项目年度占比AI 项目比例THz 项目比例3.数据分析➢SBIR/STTR从1993年开始支持太赫兹项目，2009年和2010年支持数量（约40个项目）和金额（约15MUSD/Y）分别达到峰值（和SBIR/STTR周期总体一致）➢2010年太赫兹项目从峰顶跌落经过近5年的低迷，从2015年起有所回暖；但是近两年跟随SBIR/STTR总体趋势再次回落➢资助方仍以美国国防部、能源部、宇航局为主➢受资助方有目前太赫兹领域的大牛如VDI，LongWave公司等，更多的是名不见经传的初创公司。

什么是太赫兹技术
太赫兹技术，是一种生物电磁波，是一种健康安全的能量。

它能渗透到人体血液循环系统输遍全身，可加快人体血液循环、新陈代谢、净化血液，滋养肌肤、修复组织、呵护脏腑组织，对人体疾病产生预防和保健作用。

太赫兹技术，是未来五十年世界大国角逐的前沿科学技术，将对人类社会产生十分广泛深远的影响。

中国人和美国人叫它为“太赫兹技术”，
俄罗斯叫它为“生物电磁波”，
日本人叫它为“生命之光”，
我国台湾叫它为“生物光波”。

美国人将它评为“改变未来世界的十大技术”之一；
日本将它列为“国家支柱十大重点战略技术”之首；。

太赫兹波段自从19世纪后期正式命名之后，收到欧美日中等多个国家的高度关注，各国纷纷将其入选改变世界的技术评比之中。

尤其是中国，在当今的研究甚至超越了美日，名列世界前茅。

自从正式命名之后，涉及太赫兹波段的研究结果和数据却非常稀少，在此频段上，既不完全适合用光学理论来处理，也不完全适合微波的理论来研究，另外在很大程度上受限于有效的太赫兹源和探测器，因此这一波段一度被称为T er ah er t z G ap“太赫兹鸿沟”。

由于太赫兹波在电磁波谱中的特殊位置，其表现出优越的特性，太赫兹科学技术已成为本世纪最为重要的科技问题之一。

太赫兹波太赫兹波是指频率范围为0.1~10.0T Hz的电磁波，波长范围为0.03~3.00m m，介于微波频段与红外之间，属于远红外波段，此波段是人们所剩的最后一个未被开发的波段，兼具二者的优点。

太赫兹电磁波频谱太赫兹波的优越特性由于太赫兹在电磁波谱中有着特殊的位置，因此，它有一系列的优越性，而这优越性使其具有很好的应用前景。

其主要特性如下：1波粒二相性太赫兹辐射是电磁波，因此它具有电磁波的所有特性。

太赫兹波具有干涉、衍射等波动特性，在与物质相互作用时，太赫兹波显示出了粒子特性。

2高透性太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性，可对不透明物体进行透视成像，是X射线成像和超声波成像技术的有效互补，可用于安检或质检过程中的无损检测。

另外，太赫兹在浓烟、沙尘环境中传输损耗很少，是火灾救护、沙漠救援、战场寻敌等复杂环境中成像的理想光源。

3安全性相对于X射线有千电子伏的光子能量，太赫兹辐射的能量只有毫电子伏的数量级。

它的能量低于各种化学键的键能，因此它不会引起有害的电离反应。

这点对旅客身体的安全检查和对生物样品的检查等应用至关重要。

另外，由于水对太赫兹波有非常强烈的吸收性，太赫兹波不能穿透人体的皮肤。

因此，即使强烈的太赫兹辐射，对人体的影响也只能停留在皮肤表层，而不是像微波可以穿透到人体的内部。

太赫兹—搜狗百科太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。

同时，由于太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比更具有优势。

THz时域光谱技术目前已经开始商业化运作，世界范围内已经有多家企业开始生产商用THz时域光谱仪，主要是美国，欧洲和日本的厂家。

THz时域光谱技术的基本原理是利用飞秒脉冲产生并探测时间分辨的THz电场，通过傅立叶变换获得被测物品的光谱信息，由于大分子的振动和转动能级大多在THz波段，而大分子，特别是生物和化学大分子是具有本身物性的物质集团，进而可以通过特征频率对物质结构、物性进行分析和鉴定。

一个比较重要的应用可以作为药品质量监管。

设想一下制药厂的流水线上安装一台THz时域光谱仪，从药厂出厂的每一片药都进行光谱测量，并与标准的药物进行光谱对比，合格的将进入下一个环节，否则在流水线上将劣质药片清除掉，避免不同药片或不同批次药片的品质差异，保证药品的品质。

THz成像技术跟其他波段的成像技术一样，THz成像技术也是利用THz射线照射被测物，通过物品的透射或反射获得样品的信息，进而成像。

THz 成像技术可以分为脉冲和连续两种方式。

前者具有THz时域光谱技术的特点。

同时它可以对物质集团进行功能成像，获得物质内部的折射率分布。

例如葵花籽可以和容易获得葵花子的内部信息。

图3-4 给出了葵花籽样品的实物照片和相应方法重构的THz 透射图像，能清晰地分辨果壳的轮廓和隐藏在果壳中果仁的形状，这是最希望的。

同样，如果样品是人的牙齿，那么牙齿的正常部分与损蛀部分将很容易的区分开，同时不必照射x射线，对人体没有附加伤害。

安全检查利用安全检查应该说是现阶段最吸引人的THz技术，它的本质原理是THz成像，目前由于目前主要采用连续波THz源，而且又由于它要解决的是目前最受人关注的反恐、缉毒等最让人关注的问题，所以单列出来。

目前英国发展的THz安检设备已经进入试用阶段。

由于THz射线的穿透性和对金属材料的强反射特性，并且THz的高频率使得成像的分辨率更高，所以可以很容易看到隐藏在衣物、鞋内的刀具、枪械等物品。

太赫兹技术及其应用概述来源：互联网太赫兹技术（T-RAY）是指利用太赫兹波的技术,所谓的太赫兹科学，就是研究电滋波中的某一段，但这段电滋波能“看透”许多东西。

100多年前，在红外天文学上人们曾提到太赫兹，但在科研和民用方面很少有人触及。

在微波、可见光、红外等技术被广泛应用的情况下，太赫兹发展滞后的主要原因在于缺少探测器和发射源，直到近10几年，随着科研手段的提高，人们在这一领域的研究才有了较大发展。

目前人类对太赫兹的研究已发展成为一个新的领域，研究太赫兹的单位也从20年前的3个发展到全世界的200多个。

太赫兹波指的是频率在0.1THz~10.0THz范围的电磁波。

它具有很多优异的性质，被美国评为“改变未来世界的十大技术”之一。

太赫兹波谱学、太赫兹成像和太赫兹通信是当前研究的三大方向。

在安全检查、无损探测、天体物理、生物、医学、大气物理、环境生态以及军事科学等诸多科学领域有着重要的应用。

具有极高截止频率的肖特基二极管能够在室温下实现太赫兹波的混频、探测和倍频，是太赫兹核心技术之一；此外，在低损耗的衬底上实现太赫兹电路是太赫兹技术得以实现的基础。

太赫兹波是频率范围在0.1T至10THz(波长在3mm至30um)的电磁频谱，它介于毫米波与远红外光之间，是至今人类尚未充分认知和利用的频谱资源，有望对通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、安全检查等领域带来深刻变革。

太赫兹的独特性能给通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、无损检测、安全检查(生化物的检查)等领域带来了深远的影响。

由于太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很高;又由于它的脉冲很短(皮秒量级)所以具有很高的时间分辨率。

太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。

同时，由于太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比更具有优势。

另外，由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段，因此太赫兹在粮食选种，优良菌种的选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。

2021太赫兹创新工程汇总分析〔美国SBIR/STTR工程〕美克锐科技张宇一、背景介绍SBIR/STTR就是当今国内遍地开花的政府创业资助的鼻祖.上个世纪80年代〔我们晚了30年〕开始美国政府就通过SBIR/STT研划帮助小企业进行技术创新研究和技术转移.SBIR和STTR®目一般分为三个阶段,第一个阶段〔10〜15万美元〕主要是对小企业所提交的研究设想进行概念论证；第二个阶段〔75〜200万美元〕那么是进一步对工程的科学、技术和商业化程度做出评估和支持；第三个阶段的目标自是工程商业化应用孵化.著名的“好奇者〞号火星探测器和大名鼎鼎的E-2鹰眼预警机也都得益于SBIR太赫兹领域,当今电子学巨头VDI公司〔2021-2021年共17个工程得到资助,金额接近720万美元〕和曾经风光一时的Zomeg必司〔1998-2021年共13个工程得到资助,金额接近420万美元〕都屡次成为SBIR的座上宾.数据分析? SBIR/STTRA 1993年开始支持太赫兹工程,2021年和2021年支持数量〔约40个工程〕和金额〔约15MUSD/Y分别到达峰值〔和SBIR/STTR周期总体一致〕? 2021年太赫兹工程从峰顶跌落经过近5年的低迷,从2021年起有所回暖；但是近两年小幅上升2021/18/19太赫兹获批工程约3M/5M/5M USD?资助方仍以美国国防部、能源部、宇航局为主?受资助方有目前太赫兹领域的大牛如VDI, LongWav必司等,更多的是名不见经传的初创公司.当也有不少受资助公司已经关门大吉,Zomeg必司就是其中之一?得到资助的工程主题没有太多规律可寻,从太赫兹根底材料到太赫兹应用系统都有出现,电子学光子学两个方向也各有千秋. 太赫兹光源相关工程十年内都在反复获得资助?资助的年限上以一年和两年为主,连续资助超过三年的工程非常少见?工程从Phase I概念论证阶段成功进入Phasell系统孵化阶段比例约30%和SBIR/STTR总体水平一致?资助金额一般从10万美元起步,100万美元封顶三、2021太赫兹工程简介*所有数据来自SBIR/STTR公开网站,统计可能有出入仅供参考*本文不代表公司观点。

太赫兹技术可看穿墙壁让隐身兵器无所遁形近年来，有一种技术被美国评为“改变未来世界的十大技术”之一，被日本列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，那就是太赫兹技术。

太赫兹泛指频率在0.1～10太赫兹波段内的电磁波，处于宏观经典理论向微观量子理论、电子学向光子学的过渡区域。

频率上它要高于微波，低于红外线；能量大小则在电子和光子之间。

由于此交叉过渡区，既不完全适合用光学理论来处理，也不完全适合用微波的理论来研究。

所以，上世纪九十年代以前，一度被人“遗忘”，也因此被称为“太赫兹空白”。

当前，各国纷纷加快了针对这唯一没有获得充分研究波段的探索，掀起一股研究太赫兹的热潮。

那么，作为第五维战场空间的“拓展者”，太赫兹在军事领域具体有哪些应用？让我们走近一探究竟。

太赫兹成像远距离穿墙术，铸就反恐作战新利器如果问一下驻伊美军最怕的是什么，那答案肯定是路边炸弹，防不胜防的路边炸弹，成了驻伊美军不寒而栗的“头号杀手”，以至于让美国海军陆战队司令迈克尔·哈吉认为：“这种相对低级的武器将成为未来战争的一个标志。

”在美军撤离伊拉克之前路边炸弹造成的伤亡一度不绝于耳。

与此同时，不断发生的细菌邮件、包裹炸弹和自杀式袭击也令人神经紧绷。

似乎在传统威胁面前，高新技术也无能为力，事实真是如此吗？太赫兹的穿墙透视能力或许能够扭转这种被动局面。

太赫兹的频率很高、波长很短，具有很高的时域频谱信噪比，且在浓烟、沙尘环境中传输损耗很少，可以穿透墙体对房屋内部进行扫描，是复杂战场环境下寻敌成像的理想技术。

未来城市及反恐作战中，借助太赫兹特有的“穿墙术”，可以对“墙后”物体进行三维立体成像，探测隐蔽的武器、伪装埋伏的武装人员和显示沙尘或烟雾中的坦克、火炮等装备，进而拨开战场迷雾。

另外，太赫兹成像技术在塑料凶器、陶瓷手枪、塑胶炸弹、流体炸药和人体炸弹的检测和识别上，更是“明察秋毫”，利用强太赫兹辐射照射路面，还可以远距离探测地下的雷场分布。

国内外太赫兹技术发展及应用太赫兹（THz）指的是电磁频谱上频率为0.1～10THz的辐射，波长范围为0.03～3mm，介于无线电波和光波之间。

太赫兹波具有穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等技术特性。

太赫兹是电磁波谱最后的处女地，具有独特的优越性及极重要的应用，是新一代产业的科学技术基础。

太赫兹科学综合了电子学与光子学的特色，是典型的交叉前沿科学领域，蕴含着原创性重大机理和方法并亟待突破，具有重大的科学意义。

太赫兹科学技术也将是后摩尔时代信息技术发展的重要支撑，因此世界各国都对太赫兹技术进行了广泛而深入的研究，并获得了一系列成果。

太赫兹技术的发展过程在美国国内有数十所大学都在从事THz的研究工作，特别是美国重要的国家实验室，都在开展THz科学技术的研究工作。

美国国家基金会（NSF）、国家航空航天局（NASA）、能源部（DOE）和国家卫生学会（NIH）等从90年代中期开始对THz科技研究进行大规模的投入。

如航天飞机表面隔热材料THz成像检测系统、THz 雷达、安检系统、环境监测设备等。

欧洲的一些国家相继建立THz 科学研究机构，已取得了较大进展。

英国的Rutherford国家实验室，剑桥大学、里兹大学、Strathclyde等十几所大学，德国的若干所大学，都积极开展THz研究工作。

欧洲国家还利用欧盟的资金组织了跨国家的多学科参加的大型合作研究项目。

在俄国国家科学院专门设立了一个THz研究计划，IAP，IGP及一些大学也都在积极开展THz研究工作。

日本于2005年1月8日，公布了日本国十年科技战略规划，提出十项重大关键技术，将THz列为首位。

东京大学、京都大学、大阪大学、东北大学、福井大学以及各公司都大力开展THz的研究与开发工作。

特别在THz 通信方面取得了重要进展，研发出120GHz 毫米波无线通信系统和300GHz～400GHz的无线通信系统。

目前的移动通信无线接入网络均是采取低于5 GHz频点的物理频段，并采取高阶调制方式（比如QAM）来提高无线频谱资源利用效率与有限带宽内的移动接入速率。

-毫米波太赫兹通*专辑•太赫兹行波管及其通信应用进展蔡军，冯进军(中国电子科技集团公司第十二研究所微波电真空器件国家级重点实验室"匕京100015#摘要：根据真空电子学发展趋势，行波管的工作频率已经逐步进入太赫兹频域。

随着行波管产品在主要大气窗口大功率、高效率、宽频带电磁波放大能力的不断提升，将推动各类先进的短毫米波和太赫兹武器装备走向实际应用，特别是对于体现创新能力的实验室级器件，通过多次拓展，微加工行波管的最高工作频率已经超过1THz$为了满足下一代通信应用大幅提升速率的需求，国外通过多项研究计划对基于高频率行波管的通信领域方面开展了大量研究$近年来，我国高频率行波管的技术水平不断提升，在该应用领域具有重要的潜力$关键词：太赫兹；行波管；大功率;高效率;高速率通信中图分类号：TN124文献标识码：A文章编号:1002-8935(2021)03-0010-09doi：10.16540/11-2485/tn.2021.03.02THz TWT and Its Application Progress in CommunicationCAI Jun,FENG Jin-jun(.National Key Laboratory of Science and Technology on Vacuum Electronics,Beijing Vacuum Electronics Research Institute,Beijing100015,China#Abstract:According to the development trend of vacuum electronics,the operation frequency of trave­ling wave t u bes(TWTs)has gradually accessed t o t e raher t z spectrum.Among the amplifiers in mainly a t-mospherewindows"TWTshas manyadvan ages"suchashigh power"high e f iciency and wideband-wid h"whichhave moiva ed heapplica ionsin mili aryelec ronicequipmen.Especia l y"innovaivea-chievemen sofmicrofabrica eddeviceshavebeengainedinlabora ories orealizeTWTsopera ingbeyond 1THz.According oemergingrequiremen sforhigh-ra eda acommunica ion"projec sbasedon TWTs havebecomeoneof he mos a rac ive research areas.In China"TWTs have been experiencing remen-dousgrow hinrecen yearsaspo enialkeydevicefor heimpor an applica ion.Keywords:Terahertz,Traveling wave t u be,High power,High efficiency,High-a t e data communication真空电子器件是当代国防装备和国民经济都在使用的核心电子元器件(1)$电子技越年的悠久历史，其中行波管(TWT)是一类重要的电子器件閃。

太赫兹简介1、什么是太赫兹THz波（太赫兹波）或称为THz射线（太赫兹射线），在电子学领域，被称为毫米波和亚毫米波,而在光学领域则被称为远红外射线。

太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长大概在0.03mm到3mm之间，介于微波与红外线之间，位于电子学和光学的交界处。

2、太赫兹的特性（1）低能性：频率为1THz的电磁波的光子能量大约只有4meV,约为X射线光子能量的1/106，因此不会对生物组织产生有害的电离，适合于对生物组织进行活体检查；还可以利用THz时域光谱技术研究酶的特性，进行DNA鉴别等。

（2）相干性：THz波具有很高的时间和空间相干性。

THz辐射是由相干电流驱动的偶极子振荡产生，或是由相干的激光脉冲通过非线性光学差频产生的，具有很高的时间和空间相干性。

通过测量脉冲相干太赫兹电磁波信号的时域波形，可以得到包括振幅和相位的光谱数据，直接给出吸收谱和色散谱，或复介电常数、复电导率。

这一特点在研究材料的瞬态相干动力学问题时具有极大的优势。

（3）瞬态性：THz波的典型脉宽在亚皮秒量级，不但可以进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究，而且通过取样测量技术，能够有效的防止背景辐射噪音的干扰。

目前，THz辐射强度测量的信噪比可大于1010。

（4）透射性：THz辐射对于很多非极性物质，如电介质材料、塑料、纸箱、布料等包装材料有很强的穿透能力，可以用来安全检查和反恐的探测。

(5)THz波段中包含了大多数分子的转动或振动能阶，特别是许多有机分子在THz波段呈现出强烈的吸收和色散特性。

这些特性是与有机分子的转动和振动能级相联系的偶极跃迁造成的。

利用THz射线有可能通过特有的光谱特征识别有机分子，就像用指纹识别不同的人一样，这在无线电天文、遥感、医学影像有很大的应用前景。

3、太赫兹的发射太赫兹波的发射和探测技术是太赫兹波科学技术研究的关键。

传统上THz波段辐射方式有两种方式，一种是从微波向高频发展，另外一种是由激光向低频发展来获得的。