太赫兹技术发展评述毕业论文

姓名：边颖超 学号： 毫米波是指频率在30～300 GHz之间的电磁波，太赫兹波是指频率在100 GHz～10 THz之间的电磁波。这两段电磁频谱处于传统电子学和光子学研究频段之间的特殊位置，过去对其研究以及开发利用都相对较少,如图1毫米波及太赫兹频段在电磁波谱中的位置图。随着雷达和无线通信等无线应用的高速发展，现有的频谱资源已变得日益匮乏，开发新频段已逐渐成为解决此矛盾的一种共识，而在毫米波和太赫兹频段存在大量未被开发的频谱资源，使得毫米波和太赫兹频率适于作为未来雷达和无线通信等应用的新频段。 近几十年来,毫米波技术得到了长足的进步。毫米波芯片方面，如主流集成电路工艺的砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等；在毫米波真空电子器件方面，如加拿大CPI公司研制的速调管(Klystron)在W波段上获得了超过200W的脉冲输出功率；具体的应用已经扩展到多个领域，如毫米波通信、毫米波成像、毫米波雷达等。 而太赫兹技术作为一项新起之秀，相对于毫米波技术，还处在探索阶段。其兼有微波/毫米波和红外可见光两个区域的特性，融合了微波和红外可见光的优点，其在宽带无线通信、精细成像方面具有重要的应用价值。太赫兹技术主要包括太赫兹波源、太赫兹传输和太赫兹检测等，其关键部件可以分为无源元件和有源器件。无源元件包括太赫兹传输线、滤波器、耦合器、天线等, 而有源器件包括太赫兹混频器、倍频器、检波器、放大器、振荡器等。近三十年来，太赫兹源、检测及相关元器件取得了重要进展。如今已在物理、化学生命科学、材料科学、通信等领域掀起了一轮研究热潮，成为下一代信息产业的科学技术基础，对现代科学技术、国民经济、国防建设具有重大意义。 THz波的波长处于微波及红外光之间，因此在应用方面，相对于其他波段的电磁波具有非常强的互补特征。与微波、毫米波相比，THz探测系统可以获得更高的分辨率，具有突出的抗干扰能力和独特的反隐身能力；与激光相比THz系统具有视场范围宽、搜索能力好、适用恶劣气象条件等优点。 首先，THz科学技术可以为科学研究提供强有力的新方法。THz科技在物理学、化学、生物医学、天文学、材料科学和环境科学等方面有极其重要的应用。例如THz波不仅可以成像，而且可以作为一种特殊而有效的探针，对物质内部进行深入的研究，提供关于物质的化学及生物成分、波谱特性、THz标记、分子动力学过程，乃至量子互作用过程等重要信息。其次，THz科技对国民经济发展将起重要的推动作用。例如THz在生物医学上的应用具有很大的吸引力，在皮肤癌的诊断和治疗、DNA的探测、THz断层成像、THz药物分析和检测等方面都显示了强大的功能和成效。最后，THz技术在国家安全、反恐方面的应用有着独特的优势；THz技术是新一代IT产业的基础，如图2，日本第三代太赫兹无线通信技术()已用于2008北京奥运会高清赛事转播。以及研究THz科学技术本身就是一门重要的学科。