太赫兹雷达介绍未来展望

太赫兹科学技术研究的新进展一、本文概述随着科学技术的飞速发展，太赫兹（Terahertz，简称THz）科学技术研究逐渐成为全球范围内的热点领域。

太赫兹波，位于微波和红外线之间，其频率范围在1-10 THz，具有独特的物理和化学性质，如高穿透性、低能量性和宽带信息等，使得太赫兹波在通信、生物医学、安全检查等领域具有广阔的应用前景。

本文旨在综述近年来太赫兹科学技术研究的新进展，包括太赫兹波的产生、检测、成像技术，以及其在不同领域的应用案例，以期为太赫兹科学技术的进一步发展和应用提供参考和借鉴。

在本文中，我们首先简要介绍太赫兹波的基本概念和特性，然后重点综述太赫兹波的产生和检测技术的最新研究进展，包括光电导天线、光整流、差频产生等太赫兹波产生方法，以及光电导采样、相干采样、热释电探测等太赫兹波检测技术。

接着，我们将介绍太赫兹成像技术的发展和应用，包括透射式太赫兹成像、反射式太赫兹成像和扫描式太赫兹成像等。

我们还将讨论太赫兹波在通信、生物医学、安全检查等领域的应用案例，以及太赫兹科学技术面临的挑战和未来的发展趋势。

通过本文的综述，我们期望能够全面展示太赫兹科学技术研究的新进展，为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和启示，推动太赫兹科学技术的进一步发展和应用。

二、太赫兹波产生与检测技术的新进展近年来，太赫兹波产生与检测技术取得了显著的进展，为太赫兹科学技术的深入研究与应用提供了有力支持。

在太赫兹波产生方面，新型太赫兹源的研究与开发成为热点，如基于光电子学等离子体、量子级联激光器等技术手段的太赫兹源，不断推动太赫兹波产生效率与稳定性的提升。

太赫兹波导与天线技术的发展也加速了太赫兹波在空间中的高效传输与辐射。

在太赫兹波检测方面，新型太赫兹探测器与成像技术的突破为太赫兹波的应用打开了新的领域。

通过改进材料结构与工艺，太赫兹探测器的灵敏度和响应速度得到了显著提升。

太赫兹成像技术在生物医学、安全检查等领域的应用逐渐普及，为疾病的早期诊断与安全监控提供了有力手段。

雷达技术发展历程及未来发展趋势一、发展历程雷达技术是一种利用电磁波进行探测和测量的技术，广泛应用于军事、航空、气象等领域。

下面将从早期的雷达技术发展到现代雷达技术的应用进行详细介绍。

1. 早期雷达技术发展早在20世纪初，人们就开始研究电磁波的传播和反射现象。

在第一次世界大战期间，雷达技术首次被用于军事目的，用于探测敌方飞机。

当时的雷达系统主要基于无线电技术，通过发射无线电波并接收其反射信号来实现目标的探测。

然而，由于当时雷达技术的限制，其探测距离和精度都相对较低。

2. 二战期间的雷达技术突破在第二次世界大战期间，雷达技术得到了极大的发展。

通过引入脉冲信号和脉冲压缩技术，使得雷达系统的探测距离和精度得到了显著提高。

此外，还应用了多普勒效应原理，实现了对运动目标的探测和跟踪。

这些技术突破使得雷达在战争中发挥了重要的作用，成为军事领域的重要装备。

3. 后二战时期的雷达技术发展二战后，雷达技术得到了进一步的发展和应用。

在航空领域，雷达技术被广泛应用于飞机导航和空中交通管制。

在气象领域，雷达技术被用于天气预报温和象监测。

此外，雷达技术还被应用于海洋勘探、地质勘探等领域。

随着计算机技术的发展，雷达系统的自动化程度得到了提高，使得雷达技术更加高效和可靠。

二、未来发展趋势随着科技的不断进步，雷达技术也在不断发展演进。

以下是雷达技术未来发展的几个趋势：1. 多波段雷达技术传统的雷达系统主要基于微波频段进行探测，但随着毫米波和太赫兹技术的发展，多波段雷达技术将成为未来的发展方向。

多波段雷达技术能够在不同频段下进行探测，提高目标的探测精度和分辨率。

2. 雷达成像技术雷达成像技术是近年来的研究热点之一。

传统的雷达系统只能提供目标的距离和速度等信息，而雷达成像技术可以提供目标的形状和结构等更详细的信息。

这将使得雷达技术在目标识别和目标跟踪方面有更广泛的应用。

3. 主动阵列雷达技术传统的雷达系统通常采用机械转向天线进行目标探测，但机械转向天线存在转向速度慢和目标跟踪难点等问题。

雷达技术发展历程及未来发展趋势一、引言雷达技术是一种利用电磁波进行目标探测和跟踪的技术。

它在军事、航空、航天、气象、海洋等领域发挥着重要作用。

本文将介绍雷达技术的发展历程，并展望未来发展趋势。

二、雷达技术的发展历程1. 早期雷达技术早在20世纪初，人们就开始探索无线电波的应用。

在第一次世界大战期间，雷达技术开始发展起来，用于探测敌方飞机。

当时的雷达系统主要基于连续波和脉冲波技术，但受限于技术水平，探测距离和精度较低。

2. 二战时期的雷达技术突破第二次世界大战期间，雷达技术得到了重要突破。

通过引入脉冲压缩、频率多普勒效应等技术，雷达系统的探测距离和精度大幅提升。

同时，雷达技术在军事领域的应用也得到了广泛推广，成为战争中的重要武器。

3. 后二战时期的雷达技术发展二战后，雷达技术进一步发展。

微波雷达的浮现使得雷达系统的工作频率更高，探测精度更高。

同时，雷达信号处理技术也得到了改进，使得雷达系统对目标的识别和跟踪能力得到了提升。

此外，雷达系统的体积和功耗也得到了缩小，使得雷达技术可以应用于更多领域。

4. 现代雷达技术的发展现代雷达技术在波形设计、信号处理、天线技术、目标识别等方面取得了许多重要发展。

例如，通过采用多普勒处理技术，雷达系统可以对目标的速度进行测量和跟踪。

此外，通过引入自适应波形设计和多通道信号处理技术，雷达系统的抗干扰能力得到了提升。

同时，雷达系统的天线技术也在不断改进，如相控阵天线技术、多波束技术等，使得雷达系统的探测范围和角度分辨率得到了提升。

三、雷达技术的未来发展趋势1. 高频段雷达技术的发展随着微波雷达技术的发展，人们开始研究和应用毫米波和太赫兹波段的雷达技术。

这些高频段的雷达系统具有更高的分辨率和抗干扰能力，可以应用于更复杂的环境和目标探测。

未来，高频段雷达技术将得到更广泛的应用。

2. 多波束雷达技术的发展多波束雷达技术可以同时对多个目标进行探测和跟踪，具有更高的效率和灵便性。

未来，多波束雷达技术将得到进一步发展，使得雷达系统能够实现更高的目标数量和密度探测。

太赫兹科技的新进展与应用前景太赫兹科技是一种处于相对较新的技术领域，主要基于超高频电磁波的性质和应用。

太赫兹波的频率位于微波和红外辐射之间，在电磁频谱中被称为太赫兹光。

相较于其他电磁波，太赫兹光有着独特的特性和优异的应用前景，如医学成像、无损检测、通信、安全等。

在近几年，太赫兹科技出现了新的进展与研究领域，展现出了广泛的应用前景。

一、经典应用领域近年来，太赫兹科技在经典应用领域得到了广泛的应用，这些应用主要集中在无损检测、生物医学成像和通信等方向。

1. 无损检测太赫兹技术能够检测颗粒、气体、液体等所有物质的物理化学性质，因此被广泛应用于无损检测领域。

无损检测是一种非破坏性的技术，能够对材料进行组织结构、缺陷、深度等方面的检测和分析，特别适用于金属、塑料、纤维材料等领域。

在航空、汽车、电子等行业，无损检测已成为保证质量和安全的必不可少的手段之一。

太赫兹科技具有独特的波长和能量，能够透过许多材料，也能够检测出材料中的缺陷，因此在无损检测领域的应用越来越广泛。

2. 生物医学太赫兹技术对生物医学领域的应用也是热点之一。

太赫兹波可以有效地穿透生物体内的组织，根据被反弹回来的太赫兹波来检测人体内的病变。

医学成像是太赫兹应用领域中的重要方向，如癌症早期筛查、皮肤病检测等方面，均有广阔的应用空间。

3. 通信领域太赫兹波在通信领域中也有广阔的应用前景。

太赫兹波的频段虽然比普通电波要高，但是能穿透很多物质，也具有传播距离远等特点。

在无线通信、室内局部覆盖以及频谱利用等方面，太赫兹技术具有广泛的应用前景。

二、新兴领域除了经典应用领域外，近年来，太赫兹科技在新兴领域的研究和应用也越来越多，表现出了广阔的应用前景。

1. 太赫兹光子学太赫兹光子学是太赫兹科技的一个新兴研究领域。

太赫兹光的频率范围大，能够与微波、红外和光学波相互作用，因此太赫兹光子学成为新型器件和传感器的重要领域。

太赫兹光子学的研究主要关注太赫兹光的发射、接收及其在各种材料中的传播、操控等方面。

太赫兹器件的应用及前景现状：太赫兹是一种独特的电磁波（波长30um~1mm）,在人类文明上并没有使用过，目前的太赫兹器件一般都是有单像素探测器，这需要非常低的温度如液氦进行降温以消除热噪音。

这种太赫兹的设备一般都很庞大，并且很难使用，并且应用范围专一，价格昂贵。

同时，使用太赫兹和亚太赫兹射线是极具有挑战性的。

这是因为这种类型的电磁辐射是安全，无破坏性并且更加有效的。

这是由于它会被各种物质，细胞和组织进行有效和特定的吸收。

T射线是非电离的，它可以穿透衣服以及许多其它不透明的材料，有选择性地被水和有机物质吸收。

这样独特的性能很大程度上使得T射线比X射线和近红外线(NIR)更加实用和高效。

这么多年来，很多人都想抓住这个机会创造更多的可能性，但至今还没有一个人能成功做出来。

大型公司和组织机构已经投资了上百亿美金创造T射线源和探测器，但是至今还是没有一款生产简单的设备可以实现紧凑，实惠，方便和在日常生活中应用性强的特点。

至今没有任何公司能创造出用于日常使用的普遍的T射线成像设备。

我们的发明由于我们在固态物理的领域有多年的基础研究，我们创造了革命性的专利保护T射线被动半导体探测器，适用于0.1-0.8太赫兹频率，尺寸非常小（仅仅是毫米的十分之几），能完全与现在的GaAs或者Si 基于芯片制作的技术兼容。

Figure: Roomtemperatureparameters of asingleTerasense?detector大多数这样相邻的探测器的同步创新可轻易地形成传感器阵列，并且可以作为成像矩阵来使用，并与成熟的CMOS技术联合使用，用于快速查询太赫兹“像素”。

因此，这些探测器可以整合到一个矩阵32 x 32, 100 x 100或300 x 300“像素”用作为成像芯片，就像在图像和视频相机中常规的CCD矩阵，但是这个是针对T射线。

这些Terasense?成像矩阵在室内温度工作，在各种竞争性的解决方案中具有史无前例的信号/噪点特征。

太赫兹技术的发展和应用近年来，太赫兹技术已经得到广泛的应用和研究，成为了一种新兴的技术体系。

太赫兹波长介于红外光和微波之间，频率从300 GHz到3 THz，是一种在人类眼中看不见，同时也无法被电子束和X射线穿透的电磁波辐射。

在这片茫茫太赫兹的海洋中，有着无数探索的可能性。

本文将详细探讨太赫兹技术的发展和应用。

一、太赫兹技术的发展太赫兹技术在近二十年前被首次应用于飞行安全检测，主要用于炸药、武器等危险品的检测，在保障飞行安全方面起到了重要作用。

太赫兹技术的发展受益于微电子技术和光电子技术的不断进步，特别是宽带宏观成像、高频微波技术和集成电路的进化，以及高能粒子加速器和光学脉冲技术的成熟应用。

自从太赫兹波段开始波动以来，太赫兹技术的应用已经非常广泛了，从基础科学到应用技术的转化，从传统的通信到测量探测和成像技术的创新等等。

太赫兹技术是一种新型的光源，可以产生高功率、高频率的射频波，从而在生物医学、工业和环境等领域都具有广泛的应用潜力。

二、太赫兹技术的应用1. 太赫兹成像技术太赫兹成像技术是近年来最具有发展潜力的领域之一。

这种技术通过捕获物体反射的太赫兹波信号来生成I mage。

因为太赫兹波是电磁波，所以它不会像X射线一样对一个物体造成伤害。

在医学上，太赫兹技术可以用于乳腺癌和皮肤癌的检测。

而在安检方面，太赫兹成像技术可以帮助安检人员检测隐藏在行李和行人的炸药、毒品等。

2. 太赫兹通信技术太赫兹通信技术利用太赫兹波的高带宽与低能量的特性，使得传输速度更快，同时能够避免电磁波对人体产生的危害。

在通信技术发展的道路上，太赫兹通信将会成为一种重要的创新，在工业、通信和军事领域发挥重要作用。

3. 太赫兹光纤通信技术目前，太赫兹波在光纤通信中的潜力正在被探索。

太赫兹光纤通信技术可以实现高速、长距离、低噪声的通信，并且不会受到电磁辐射或干扰。

太赫兹光纤通信技术还可以用于地下煤层气的探测，并用于地球物理探测和导航系统。

太赫兹雷达成像技术综述太赫兹波被视为介于微波和红外光之间的电磁波。

它们的频率范围在300 GHz到10 THz之间。

这种波长足够小，可以穿透石头，砖头和木头等材料的厚度，但同样也可以捕获人类体内和其他显微结构。

这使得太赫兹成像成为了许多技术领域的新兴应用，如生物医学和材料科学。

太赫兹成像技术基本原理如下:太赫兹波可以通过太赫兹激光源进行辐射。

太赫兹成像利用反射和折射现象，当太赫兹波遇到物体时，一部分波就会发生反射，另一部分会穿透物体。

穿透或反射后的信号可以在太赫兹探测器上进行接收。

通过此过程可以得到准确的空间信息。

太赫兹成像技术具有许多特点，因此得到越来越广泛的应用。

以下是其应用领域的简介：医学应用太赫兹波可以穿透人体各种材料，如红血球、白细胞、皮肤等，且对生物体内分子的谱线、振动等变化有很好的灵敏度。

在医学生物领域，太赫兹成像可以用于诊断皮肤肿瘤、检测口腔龋斑，优于CT、MRI等现有的生物影像学检测方法。

机械检测太赫兹成像可以分析金属、非金属等材料内部微小的缺陷和成分分布。

可以快速、高精度地检测到自动车辆轮毂、汽车传动轴等一些机械工程中难以检测的部件缺陷和损伤情况。

食品安全检测食品流通过程中可能会发生不安全现象。

太赫兹成像技术可以检测到食品中的一些化合物和物质。

因此，它可以用于鉴别肉类、水果和蔬菜等物质内部构造和成分的变化，以更好地保证食品安全。

太赫兹成像技术在传感、通信和寻址等许多领域都有着丰富的应用，成为了绝大部分专业人士的首选技术。

然而，太赫兹成像技术的现有技术难题和其应用领域的发展前景都正迎来一系列挑战。

未来的追求将更加注重技术的开发和创新，以应对不断变化的市场和企业需求。

太赫兹科学技术的新发展一、本文概述随着科技的飞速发展，太赫兹科学技术已成为一个备受瞩目的新兴领域。

太赫兹波，位于微波与红外线之间，具有独特的物理和化学性质，使得其在众多领域，如通信、生物医学、安全检查等，展现出广阔的应用前景。

本文旨在全面概述太赫兹科学技术的最新发展，探讨其基础原理、技术挑战和应用前景，以期为推动该领域的发展提供参考和启示。

我们将简要介绍太赫兹波的基本概念和特性，阐述其在不同领域的应用价值和潜力。

随后，我们将重点回顾近年来太赫兹科学技术在基础理论、关键技术和实际应用方面所取得的重大突破和进展。

在此基础上，我们将讨论当前太赫兹科学技术所面临的挑战和问题，并探讨可能的解决方案和发展方向。

我们将展望太赫兹科学技术的未来发展趋势，预测其在不同领域的应用前景，并探讨如何进一步推动该领域的发展。

通过本文的阐述，我们希望能够为读者提供一个全面、深入的太赫兹科学技术发展新视角，促进该领域的学术交流和技术创新，推动太赫兹科学技术在各个领域的应用和发展。

二、太赫兹波产生与检测技术的发展随着科学技术的飞速发展，太赫兹波（Terahertz, THz）产生与检测技术已成为当前研究的热点领域。

太赫兹波位于微波与红外线之间，具有独特的物理和化学性质，因此在通信、生物医学、安全检查等领域具有广泛的应用前景。

近年来，太赫兹波产生与检测技术的发展取得了显著的进步，为太赫兹科学技术的应用提供了有力支持。

在太赫兹波产生方面，研究者们不断探索新的方法和技术。

目前，已经发展出了多种产生太赫兹波的方法，如光电导天线、光整流、差频产生等。

其中，光电导天线是最常用的方法之一，它通过将超短激光脉冲照射在光电导材料上，产生瞬态电流并辐射出太赫兹波。

随着激光技术和光电导材料的发展，光电导天线产生的太赫兹波功率和频率范围得到了显著提高。

在太赫兹波检测方面，研究者们同样取得了重要进展。

目前，已经有多种太赫兹波检测技术被开发出来，如光电导采样、相干探测、热释电探测等。

THz 技术的应用及展望*王少宏1许景周1汪力2张希成1(1 美国伦斯勒理工学院物理系特洛伊 NY 12180(2 中国科学院物理研究所光物理开放实验室北京 100080摘要自20世纪80年代中期以来,THz 辐射的研究取得了重要的进展.文章介绍和讨论了以THz 辐射为探测光源的时域光谱测量在基础物理、信息材料、化学和生物材料研究中的应用,以及THz 成像和THz 雷达技术在材料研究、安全检查和生物医学等领域的应用前景.关键词 THz 辐射,时域光谱,成像APPLIC ATIONS AND PROS PECTS OF TER AHERTZ TECHNOLOGYWANG Shao Hong 1XU Jing Zhou 1WANG Li 2ZHANG Xi Cheng1(1 De pa rtmen t o f Ph ysic s ,Ren ssela er Polite chn ic Institu te ,Tory ,NY 12180(2 Laboratory o f Optica l Ph ysic s ,Institu te o f Physics ,Ch in ese Ac ad emy o f Scie nce s ,Bei jing 100080,Ch inaAbstract Re markable progress in research on terahe rtz(THzradia t ion has been achieved since the mid 80!s.We re view the applications of time domain spectroscopy with THz radiation as the probe source in basic physic s,infor mation materials science,che mistry and biology,along with the prospects of THz imaging and THz radar applied to ma terials research,security inspec tion and biomedicine.Key words THz radiation,time domain spec trosc opy,imaging* 2000-12-04收到初稿,2001-06-01修回THz 辐射通常指的是波长在1mm ∀100 m (300GHz ∀3THz区间的远红外电磁辐射,其波段位于微波和红外光之间.在20世纪80年代中期以前,由于缺乏有效的产生和检测方法,科学家对于该波段电磁辐射性质的了解非常有限,以致该波段被称为电磁波谱中的THz 空隙.近十几年来超快激光技术的迅速发展,为THz 脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源,使THz 辐射的机理研究、检测技术和应用技术得到蓬勃发展[1].THz 技术之所以引起广泛的关注,首先是由于该波段电磁波的重要性.物质的THz 光谱(包括发射、反射和透射包含有丰富的物理和化学信息,研究材料在这一波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义.其次,THz 脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质,其中包括:(1瞬态性:THz 脉冲的典型脉宽在皮秒量级,不但可以方便地进行时间分辨的研究,而且通过取样测量技术,能够有效地抑制背景辐射噪音的干扰.目前,辐射强度测量的信噪比可大于1010.(2宽带性:THz 脉冲源通常只包含若干个周期的电磁振荡,单个脉冲的频带可以覆盖从GHz 至几十THz 的范围.(3相干性:THz 的相干性源于其产生机制.它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变换产生.(4低能性:THz 光子的能量只有毫电子伏特,因此不容易破坏被检测的物质.这些特点决定了THz 技术存在的价值,并可以预见其巨大的应用潜能.下面分别叙述THz 光谱的若干技术应用.1 THz 技术作为材料的分析和测试手段在THz 技术中,THz 时域谱(THz-TDS是一种非常有效的测试手段.典型的THz 时域谱实验系统主要是由超快脉冲激光器、THz 发射元件、THz 探测和时间延迟控制系统组成,如图1所示.来自超快激光器的具有飞秒脉宽的激光脉冲串列被分为两路.一路作为抽运光,激发THz 发射元件产生THz 电磁波.THz 发射元件可以是利用光整流效应产生THz 辐射的非线性光学晶体,也可以是利用光电导机制发射THz 辐射的赫兹偶极天线.另一路作为探测光与THz 脉冲汇合后共线通过THz 探测元件.由于THz 波的周期通常远大于探测光的脉宽,因此探测光脉冲通过的是一个被THz 电场调制的接收元件.和THz 脉冲的激发方式类似,检测技术也分为两种:(1使用电光(EO晶体作为THz 脉冲接收元件,这里利用了晶体的Pockels 效应,即THz 电场对探测光脉冲的偏振状态进行调制;(2使用半导体光电导赫兹天线作为THz 接收元件,利用探测光在半导体上产生的光电流与THz 驱动电场成正比的特性,测量THz 脉冲的瞬间电场.延迟装置通过改变探测光与抽运光间的光程差,使探测光在不同的时刻对THz 脉冲的电场强度进行取样测量,最后获得THz 脉冲电场强度的时间波形.图1 THz 时域谱测试系统示意图对THz 时间波形进行傅里叶变换,就可以得到THz 脉冲的频谱.分别测量通过试样前后(或直接从试样激发的THz 脉冲波形,并对其频谱进行分析和处理,就可获得被测样品介电常数、吸收系数和载流子浓度等物理信息.THz 测量技术的高信噪比和单个THz 脉冲所包含的宽频带,使得THz 技术能够迅速地对材料组成的微细变化作出分析和鉴定.随着信息技术的发展,目前对光电子材料响应速率的要求已经达到了GHz 甚至THz 的范围.THz 时域光谱技术的非接触测量性质在这一方面具有独特的优势[2],能够对半导体和电介质薄膜及体材料的吸收率和折射率进行快速、准确的测量[3],得到吸收率和折射率在GHz ∀THz 频段精确的分布.特别应该指出的是,THz 脉冲的相干测量技术在获得脉冲电场振幅的同时,也直接测量了脉冲各频率分量的位相,而不需要求助于Kramers-Kronig 关系来间接得出.这一特性使THz 技术尤其适用于材料折射率的检测,这往往是传统的光学方法所难以测量的.在传统的THz 时域谱测量系统的基础上,加入对被测样品的调制,就形成了THz 时域差异谱技术.应用此技术可实现对微米乃至亚微米量级厚度的薄膜进行介电常数的测量[4].THz 时域光谱技术对材料的光学常数测量的精度可高于1%[5].由于许多大分子的振动能级或转动能级间的间距正好处于THz 的频带范围,THz 时域光谱技术在分析和研究大分子(质量数大于100的分子方面具有广阔的应用前景.实验表明,利用THz 时域谱技术进行DNA 鉴别是可能的(见图2[6].此外,THz 还被用来研究某些生化试剂和酶的特性[7],等等.由于探测系统的取样窗口在亚皮秒的时间尺度,当存在强背景辐射时,绝大部分背景噪音信号可以被完全排除,这一特点使THz 时域谱技术在某些场合具有不可替代的作用.例如,在对火焰的研究方面,THz 时域谱技术就是目前仅有的、对非相干辐射不敏感的探测系统[8].图2 不同DN A 样品THz 吸收率随波数的变化[6]在基础物理学研究中,THz 技术同样发挥着重要的作用.由于THz 辐射脉冲的时间宽度在皮秒和亚皮秒的量级,因此THz 技术被广泛应用于超快时间分辨的光谱探测,如半导体和超导体中的超快载流子动力学过程和电声子相互作用过程[9,10],高温超导材料中库伯电子对在临界温度附近的位相相关性的动力学研究[11]等.2 THz 成像技术可见光、X 射线、电子束、中近红外光和超声波是医学诊断、材料分析以及在工业生产等诸多领域广泛应用的主要成像信号源,与以上的光源相比,THz 辐射对于电介质材料具有类似的穿透效果,除了可测量由材料吸收而反映的空间密度分布外,还可通过位相测量得到折射率的空间分布,获得材料的更多信息,这是THz 时域光谱的独特优点.此外,THz 源的光子能量极低,没有X 射线的电离性质,不会对材料造成破坏.因此,THz 成像技术有望在安全检查和医学检查等方面成为X 射线检测的补充手段.THz 成像所依据的基本原理是:透过成像样品(或从样品反射的THz 电磁波的强度和相位包含了样品复介电函数的空间分布.将透射THz 电磁波的强度和相位的二维信息记录下来,并经过适当的处理和分析,就能得到样品的THz 图像.THz 成像系统的构成如图3所示.THz 成像系统的构成和工作原理与THz 时域谱测试系统相似.THz 波被聚焦元件聚焦到样品的某一点土.收集元件则将透过样品(或从样品反射的THz 波收集后聚焦到THz 探测元件上.THz 探测元件将含有位置信息的THz 信号转化为相应的电信号.图像处理单元将此信号转换为图像.图3 THz 成像系统示意图贝尔实验室的一个研究组已成功地应用THz 扫描成像技术拍摄到封装在IC 芯片中的封装金属引线[12].THz 成像技术还可以对半导体材料或超导体材料物理特性的分布特征进行研究,如测量超导电流的矢量场分布图像等[13].THz 成像在生物医学样品中的应用也已经得到了广泛的关注[14,15].THz 的近场成像技术已经使得其分辨率达到了波长以下的尺度.利用近场成像和动态孔径的原理,目前THz 显微成像的分辨率已达到几十微米,实例见图4[16].在图4中,为提高传统THz 显微成像的分辨率,增加了一路控制(gating光,控制光经聚焦照射在半导体中激发光生载流子,使焦点处光生载流子的局部浓度高于未遇控制光的部分,局部浓度高的部分对THz 的阻挡本领偏高,这样就造出一个负的动态小孔 .使用了动态孔径的近场成像系统大大提高了THz 成像的分辨率.在较长的一段时间里,THz 成像技术应用中的障碍之一在于设备复杂昂贵,对图像信息的分析和处理技术也有待进一步实用化.目前,THz系统已经图4(a使用了动态孔径的近场成像系统;(b利用带有动态孔径的近场成像系统扫描出的图片实现了小型化,而连续THz 辐射的产生技术也将使THz 技术不再依赖于昂贵的飞秒激光器.可以乐观地期望,随着技术的发展,THz 成像的应用前景将是非常广阔的.3 应用THz 雷达技术进行敏感探测能否同微波一样,THz 也用来制成雷达 ?能否利用来自目标各层次界面反射的THz 电磁波的波形和时间差信息,探知目标或探测其内部形貌呢?答案是肯定的.图5就是利用上述技术获得的硬币不同层面的反射像.从技术特点上看,由于THz 辐射具有比微波更短的波长以及更为精确的时间检测装置,THz 雷达技术可以探测比微波雷达更小的目标和实现更精确的定位,因而THz 雷达技术有望在军事装备的实验室模拟研制、安全监测和医学检验上发挥其潜力.在实验室,已经利用THz 雷达技术对动物组织的烧伤进行了探测,并且可以对烧伤深度和程度作出标定,以辅助诊断皮肤的烧伤程度[2].综上所述,作为一种新兴的光谱分析手段,THz 技术由于光源本身和探测技术所具有的特点,在时域光谱研究和应用等领域正呈现出蓬勃的发展趋势,在基础研究、信息和光电子材料的检测、化学和图5 利用THz发射接收装置测量硬币的逐层像(aTHz发射接收装置成像系统图;(b硬币的THz逐层成像和光学像的比较(图中纵、横坐标的单位为cm生物样品的分析鉴定、生物医学、物体内部逐层探测,乃至现代通信技术等领域都展现出巨大的应用潜力.参考文献[1]Verghese S,McIn tos h K A,Brown E R.IEEE Tran s.Mic rowaveTh.Tech.,1997,45:1301[2]Mittleman D M,Gup ta M,Neela mani R e t 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