太赫茲（THz）指的是電磁頻譜上頻率為0.1～10THz的輻射，波長(zhǎng)范圍為0.03～3mm，介于無(wú)線電波和光波之間。太赫茲波具有穿透性強(qiáng)、使用安全性高、定向性好、帶寬高等技術(shù)特性。

太赫茲是電磁波譜最后的處女地，具有獨(dú)特的優(yōu)越性及極重要的應(yīng)用，是新一代產(chǎn)業(yè)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。太赫茲科學(xué)綜合了電子學(xué)與光子學(xué)的特色，是典型的交叉前沿科學(xué)領(lǐng)域，蘊(yùn)含著原創(chuàng)性重大機(jī)理和方法并亟待突破，具有重大的科學(xué)意義。太赫茲科學(xué)技術(shù)也將是后摩爾時(shí)代信息技術(shù)發(fā)展的重要支撐，因此世界各國(guó)都對(duì)太赫茲技術(shù)進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并獲得了一系列成果。

太赫茲技術(shù)的發(fā)展過(guò)程

在美國(guó)國(guó)內(nèi)有數(shù)十所大學(xué)都在從事THz的研究工作，特別是美國(guó)重要的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，都在開(kāi)展THz科學(xué)技術(shù)的研究工作。美國(guó)國(guó)家基金會(huì)（NSF）、國(guó)家航空航天局（NASA）、能源部（DOE）和國(guó)家衛(wèi)生學(xué)會(huì)（NIH）等從90年代中期開(kāi)始對(duì)THz科技研究進(jìn)行大規(guī)模的投入。如航天飛機(jī)表面隔熱材料THz成像檢測(cè)系統(tǒng)、THz 雷達(dá)、安檢系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備等。

歐洲的一些國(guó)家相繼建立THz 科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，已取得了較大進(jìn)展。英國(guó)的Rutherford國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，劍橋大學(xué)、里茲大學(xué)、Strathclyde等十幾所大學(xué)，德國(guó)的若干所大學(xué)，都積極開(kāi)展THz研究工作。歐洲國(guó)家還利用歐盟的資金組織了跨國(guó)家的多學(xué)科參加的大型合作研究項(xiàng)目。在俄國(guó)國(guó)家科學(xué)院專門設(shè)立了一個(gè)THz研究計(jì)劃，IAP，IGP及一些大學(xué)也都在積極開(kāi)展THz研究工作。

日本于2005年1月8日，公布了日本國(guó)十年科技戰(zhàn)略規(guī)劃，提出十項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)，將THz列為首位。東京大學(xué)、京都大學(xué)、大阪大學(xué)、東北大學(xué)、福井大學(xué)以及各公司都大力開(kāi)展THz的研究與開(kāi)發(fā)工作。特別在THz通信方面取得了重要進(jìn)展，研發(fā)出120GHz 毫米波無(wú)線通信系統(tǒng)和300GHz～400GHz的無(wú)線通信系統(tǒng)。

目前的移動(dòng)通信無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)均是采取低于5 GHz頻點(diǎn)的物理頻段，并采取高階調(diào)制方式（比如QAM）來(lái)提高無(wú)線頻譜資源利用效率與有限帶寬內(nèi)的移動(dòng)接入速率。

近年來(lái)，我國(guó)的政府機(jī)構(gòu)和科研院校高度關(guān)注THz研究，已建立起幾十個(gè)THz研究中心（實(shí)驗(yàn)室）。如中國(guó)科學(xué)院THz固態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)工程物理研究院THz科學(xué)技術(shù)研究中心、北京市THz與紅外工程技術(shù)研究中心、北京市THz波譜與成像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)計(jì)量學(xué)院THz技術(shù)與應(yīng)用研究所等等。這些單位在THz源、真空電子學(xué)、光子學(xué)、量子級(jí)聯(lián)激光器的THz輻射源、超導(dǎo)探測(cè)、特殊材料、成像及波譜分析等領(lǐng)域取得了大量具有國(guó)際先進(jìn)水平的研究結(jié)果，促進(jìn)了THz技術(shù)的研究發(fā)展。

近年來(lái)，隨著超快激光技術(shù)的迅速發(fā)展，太赫茲脈沖的激發(fā)光源得以更加穩(wěn)定和可靠，為進(jìn)一步研究太赫茲波譜技術(shù)創(chuàng)造了條件。另外，太赫茲成像及檢測(cè)技術(shù)也受到了各國(guó)政府、科研機(jī)構(gòu)、高等院校等研究單位的高度重視。與此同時(shí)，各種機(jī)制的太赫茲輻射源、探測(cè)器以及一些關(guān)鍵功能器件的研究也在飛速發(fā)展，為太赫茲技術(shù)在國(guó)防、航空航天、生物醫(yī)藥、通信等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，由于太赫茲波所具有的獨(dú)特的性質(zhì)以及這一波段的技術(shù)空白，使得太赫茲技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。

THz的強(qiáng)透射能力和低輻射能量以及國(guó)家在公共安全檢測(cè)方面的重大需求，比如檢測(cè)毒品，以及在要害部門、場(chǎng)所的安全監(jiān)控， 如機(jī)場(chǎng)安檢，使得THz輻射有望成為一種新的公共安全監(jiān)控技術(shù)。由于THz既可以用于成像，又可以用于波譜分析，且其穿透能力極強(qiáng)，所以可以用其來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸、非破壞性的探測(cè)。通過(guò)THz不僅能夠檢測(cè)出攜帶有武器的乘機(jī)者，還可以檢測(cè)旅客攜帶的特殊物品。另外危險(xiǎn)爆炸品，非法走私物品和無(wú)害的化妝品，也可以通過(guò)太赫茲來(lái)進(jìn)行區(qū)分。科學(xué)家們?cè)A(yù)測(cè)，在不久的將來(lái)，THz成像技術(shù)將成為機(jī)場(chǎng)、車站及海關(guān)等公共場(chǎng)所安全檢查的新手段。

太赫茲技術(shù)已經(jīng)在能源、檢測(cè)等方面取得了巨大進(jìn)展，在通信、雷達(dá)等應(yīng)用方面取得多項(xiàng)標(biāo)志性成果，高分辨太赫茲雷達(dá)與成像、高速大容量太赫茲通信系統(tǒng)已成為太赫茲技術(shù)空間應(yīng)用的重要發(fā)展方向，在成像識(shí)別、星間高速大容量數(shù)據(jù)通信、太赫茲頻譜監(jiān)視等方面具有良好的發(fā)展前景。

THz具有非常寬的頻譜，可工作在目前隱身技術(shù)所能對(duì)抗的波段之外，因此它能探測(cè)隱身目標(biāo)，以其作為輻射源的超寬帶雷達(dá)能夠獲得隱身飛機(jī)的圖像。如軍事作戰(zhàn)中，探測(cè)敵對(duì)分子的武器藏匿處以及顯示前方灰塵或煙霧中的坦克。如果能夠在遠(yuǎn)距離雷達(dá)成像應(yīng)用中很好地解決THz寬帶反隱身雷達(dá)技術(shù)、THz遠(yuǎn)距離傳播相應(yīng)的散射問(wèn)題、THz傳播過(guò)程中的相位相干性問(wèn)題、圖像分辨率問(wèn)題等，THz在軍事方面的應(yīng)用將呈現(xiàn)出百花齊放的局面。

由于THz通信具有大氣不透明、帶寬寬、天線小、定向性好、安全性高和散射小等特點(diǎn)，決定了其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括衛(wèi)星間星際通信、同溫層內(nèi)空對(duì)空通信、短程地面無(wú)線局域網(wǎng)、短程安全大氣通信以及發(fā)展THz通信理論。關(guān)于THz軍事通信的研究計(jì)劃也層出不窮，如:美國(guó)航空航天局(NASA)、美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室實(shí)驗(yàn)室(AFOSR)和美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)的傳感器研究部研究空軍成像，通信和預(yù)警用的緊湊創(chuàng)新的SiGe基THz源和探測(cè)器，歐盟第五框架計(jì)劃資助的WANTED工程(wireless area net working of terahertzemitters and detectors)及歐盟第五框架計(jì)劃資助的NanoTera工程。

由于很多生物大分子及DNA分子的旋轉(zhuǎn)及振動(dòng)能級(jí)多處于太赫茲波段，生物體對(duì)太赫茲波具有獨(dú)特的響應(yīng)，所以太赫茲輻射可用于疾病診斷、生物體的探測(cè)及癌細(xì)胞的表皮成像。計(jì)算機(jī)輔助層析成像技術(shù)是在X射線領(lǐng)域首先發(fā)展并應(yīng)用起來(lái)的三維解析成像技術(shù)。太赫茲波也可以應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助層析成像。

太赫茲層析成像對(duì)物體的反映是多方面的，不僅可以獲得物體的吸收率的分布，還可以得到物體的折射率和材料的三維分布。 但是太赫茲波成像有2個(gè)固有的限制：其一，它不能穿透金屬，金屬表面幾乎可以100%的反射太赫茲輻射，因而太赫茲波不能探測(cè)金屬容器內(nèi)的物體；其二，液態(tài)水對(duì)太赫茲波有強(qiáng)烈的吸收。

太赫茲?rùn)z測(cè)與其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)相比，在檢測(cè)非金屬材料內(nèi)部缺陷方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。太赫茲波可以穿過(guò)不透明的材料，檢測(cè)到可見(jiàn)光探測(cè)不到的內(nèi)部缺陷。它還可以用于絕熱材料，對(duì)于這種材料熱成像失效。和射線相比，它對(duì)人體不構(gòu)成輻射危害，還能為軟材料提供更好的對(duì)比度。與超聲波相比，它可以根本不接觸物體表面便實(shí)現(xiàn)成像，而且在有些材料中聲波極度衰減，太赫茲波對(duì)于這些材料卻適用。

在太赫茲無(wú)損檢測(cè)裝備領(lǐng)域，主要供應(yīng)商有Luna Innovation、Teraview、Menlo System和Becker Photonik公司。其中Luna Innovation和Teraview公司為太赫茲設(shè)備的老牌企業(yè)；Becker Photonik公司雖然進(jìn)入太赫茲領(lǐng)域時(shí)間較短，但該公司專注于研究太赫茲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備開(kāi)發(fā)；Menlo System公司也是新成立的太赫茲設(shè)備公司，技術(shù)成熟產(chǎn)品類型較多。