陜西西安光機(jī)所太赫茲超材料功能器件研究獲進(jìn)展

日前，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員范文慧課題組，在太赫茲超材料功能器件方面的***研究成果，在線發(fā)表在Carbon上，論文***作者為博士研究生陳徐。

論文提出并研究了一種利用石墨烯構(gòu)建的三維太赫茲超材料結(jié)構(gòu)，通過與太赫茲波的相互作用，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)等離子體共振模式激發(fā)；論文***提出將這種具有多個(gè)等離子體共振模式的三維超材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用于太赫茲傳感，具有很高的傳感靈敏度，可實(shí)現(xiàn)多頻段太赫茲波超靈**動(dòng)傳感和多頻帶完美吸收功能，為太赫茲傳感研究提供了一種創(chuàng)新方法。 太赫茲負(fù)離子艙, 金道圣王大健康 濟(jì)世康延。合肥太赫茲水渼靈多功能離子發(fā)生器

太赫茲能顛覆哪些行業(yè)？

在電磁波頻譜上，太赫茲波的波長在3μm到1000μm之間，頻率為0.1-10THz（類似硬盤容量單位1TB、2TB..），是介于微波與紅外線之間的電磁波。

姚建銓告訴雷鋒網(wǎng)(搜索“雷鋒網(wǎng)”公眾號(hào)關(guān)注)，太赫茲和電磁波頻譜中其它波段不一樣，它幾乎兼具通信、雷達(dá)和遙感測距等所有功能，而且每項(xiàng)應(yīng)用的表現(xiàn)都比現(xiàn)有技術(shù)占優(yōu)。

通信

從上圖中可以看出，太赫茲波介于無線電波和光學(xué)波之間，這在一定程度上賦予了它和其余電磁波不同的特性——兼具微波通信以及光波通信的優(yōu)點(diǎn)，即傳輸速率高、容量大、方向性強(qiáng)、安全性高及穿透性強(qiáng)等。

理論來講，在通信領(lǐng)域里，頻率越高通信容量就越大。太赫茲波的頻率比目前使用的微波要高1～4個(gè)數(shù)量級(jí)，它能提供10Gbit/s以上的無線傳輸速率，這是微波無法達(dá)到的高度。因此，它能解決信息傳輸受制于帶寬的問題，也能滿足用戶對(duì)帶寬的需求。

雷達(dá)

因?yàn)樘掌澋牟ㄩL很短，大約在30um—3mm的范圍內(nèi)，遠(yuǎn)小于微波與毫米波的波長，能達(dá)到更高的精度，而且穿透力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于激光雷達(dá)。

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太赫茲基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

太赫茲基礎(chǔ)技術(shù)主要研究如何產(chǎn)生、探測和控制太赫茲波，包括產(chǎn)生太赫茲波的太赫茲源、探測太赫茲波的各類探測器、傳輸/ 調(diào)制太赫茲的各種器件等。

（一）太赫茲源

目前太赫茲源主要有量子級(jí)聯(lián)激光器、真空太赫茲器件、加速器太赫茲源等。

1. 量子級(jí)聯(lián)激光器

量子級(jí)聯(lián)激光器是利用Ⅲ–V族超晶格材料開發(fā)的緊湊型半導(dǎo)體光源，初用于產(chǎn)生中紅外波，自2002 年起，開始應(yīng)用于太赫茲頻段。目前，量子級(jí)聯(lián)激光器在1~5THz 范圍內(nèi)具有優(yōu)異的性能，也是在該頻段具有高輸出功率的緊湊型光源，可產(chǎn)生功率大于1W 的激光，用于遠(yuǎn)場傳輸、頻率梳和脈沖發(fā)射等。盡管量子級(jí)聯(lián)激光器的運(yùn)行需要低溫冷卻，但可以用低成本的斯特林冷卻器實(shí)現(xiàn)。

2. 真空太赫茲器件

真空太赫茲器件可將儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為加速電子束的動(dòng)能，借助交互區(qū)的電磁波導(dǎo)或空腔將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電磁場能，主要類型包括行波管、速調(diào)管、磁控管和返波管等。由于功率密度的限制，真空太赫茲器件目前主要在0.22~1.0THz 工作，功率為1MW~10mW。未來瓦級(jí)真空太赫茲器件的發(fā)展趨勢為能夠克服大氣衰減，穿透霧、灰塵或其他氣溶膠，實(shí)現(xiàn)千兆移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信、高分辨率雷達(dá)成像、非侵入性醫(yī)療診斷、材料表征、射電天文學(xué)研究等。

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你不知道的太赫茲波，將顛覆絕大部分行業(yè)

談到紅外光、激光和微波等等，相信大多數(shù)人都有所了解，不過，知道太赫茲的人可能就寥寥無幾了。

2004年，太赫茲（THz，1012Hz）技術(shù)被美國提出，并且被列為“改變未來世界的技術(shù)”之一，一時(shí)間，全球?qū)W術(shù)界的**將目光投向了這一名不見經(jīng)傳的技術(shù)?，F(xiàn)在，十年過去了，業(yè)界對(duì)太赫茲的認(rèn)知逐漸加深，不少**更加確信太赫茲將顛覆未來絕大多數(shù)行業(yè)，甚至還有人認(rèn)為太赫茲將是6G或者7G通信的基礎(chǔ)...

然而，無論是對(duì)學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)界而言，太赫茲依然還是電磁波譜里面神秘的存在。那么太赫茲到底有何魅力能讓其吸引全球技術(shù)**的關(guān)注？又是什么阻礙研究人員進(jìn)一步對(duì)太赫茲進(jìn)行探索？帶著這些問題，雷鋒網(wǎng)在日前舉行的激光研討會(huì)上采訪了中科院院士姚建銓。

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