什么是太赫兹THz波？

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THz波是介于微波和红外之间的电磁波，波长在0.03~3mm之间，频率为0.1-10THz。THz波不仅拥有和光波相同的直进性，而且还具有与电波相类似的穿透性和吸收性，汇集了这些优点，THz波一直是商业产品开发的关键。虽然THz波一直是科研关注的焦点，但是由于太赫兹产生源和高灵敏探测器的限制，THz产品并没有得到很好的发展。随着80年代一系列新技术、新材料的发展，特别是超快技术的发展，使得获得宽带稳定的脉冲式THz源成为一种常规的技术。

THz的生成

THz波大体可分为电子学和光子学两种生成方式，不同的生成方式也有其各自的特点：

电子学产生THz波的几种方法：THz量子级连发射源；利用自由电子的THz辐射源；基于高能加速器的THz辐射源；电子学振荡器频率转换及倍频技术。这些电子学的方式系统的效率较高，可以产生大功率甚至是超大功率THz波，但是缺点是这些系统产品的THz波的频率较低，一般都是在1THz以下。

另外一种光子学产生THz波的方法：远红外光泵浦产生THz波；超短激光器产生THz辐射；利用非线性频率转化过程产生THz波。由于光子学方法是用激光产生THz波，所以这类THz波的方向性和相干性都非常好，但是缺点是功率低，另外这类THz波的频率也可达到1THz以上。目前科研上大体用的都是光子学的方式。

超短激光脉冲产生THz的方式

大多数宽带THz辐射都是基于不用材料的超短激光脉冲受激发射原理，比较常见的几种方式例如：光电导偶极天线技术、光学整理效应、半导体表面技术、电离子体振荡、非线性传输线等。

  

光电导天线是目前产生和探测THz波最常用的方法之一，原理如上图所示，利用光子能量大于半导体材料禁带宽度的超短脉冲光泵浦半导体材料，使其内部产品电子-空穴对，这些载流子在外加偏置电场的作用下加速运动形成一个瞬态光电流，辐射出低频THz脉冲。

THz波的应用

THz波频率很高，波长比微波小1000倍以上，所以空间分辨率非常高；THz波的脉冲很短，可高达飞秒级，因此THz波具有很高的时间分辨率；THz波的能量很小，不会像X射线那样引起离子化辐射，所以不会对物质或者人体产生破坏作用。所以THz波在医学成像、医学诊断、安全检查、宽带通讯、环境监测、天文探索、国防军事等领域都有很大的应用前景。

THz系统安检成像

THz系统绿叶水分成像