太赫茲技術的優越特性以及應用（二）

太赫茲探測技術

太赫茲探測技術也是太赫茲技術研究的一個重要組成部分，它涉及到物理學、光電子學、材料科學和半導體技術等，是一門綜合性很強的技術。按照探測的原理可以分為太赫茲熱探測器和太赫茲光子型探測器兩大類。

●太赫茲熱探測器的工作原理為：探測材料吸收太赫茲輻射，引起材料溫度、電阻等參數的改變，再將其轉換為電信號。

常見的太赫茲熱探測器主要包括氘化硫酸三甘肽焦熱電探測器、微機械硅bolometer 探測器以及鉭酸鋰焦熱電探測器、超導隧道結和熱電子混頻器等。

●在太赫茲光子探測器中，電磁輻射被材料中的束縛電子或自由電子直接吸收，引起電子分布的變化，進而給出電信號輸出。

常見的太赫茲光子探測器有太赫茲量子阱探測器、肖特基二極管和高遷移率晶體管等離子體波太赫茲探測器等。熱探測器的極限探測靈敏度與探測器工作溫度成正比，因此高靈敏太赫茲熱探測器需要低溫工作。

太赫茲光子探測器通常有高的損傷閾值和大的線性響應范圍，探測靈敏度和響應速度間不存在相互制約，可以同時具備高探測靈敏度和快速響應能力。

超導HEB 混頻器的顯微放大圖

THz量子阱探測器工作原理示意圖：(a)器件結構；(b)器件能帶結構和工作原理

太赫茲通信技術

太赫茲通信技術建立在傳統無線通信的基礎之上，由于太赫茲通信系統具有帶寬大、傳輸速率高、保密性好等特點，隨著現代社會對無線通信速率的要求不斷提高，利用太赫茲波作為載波進行無線通信成為現代通信技術發展的必然。

太赫茲通信的應用場景包括短距離高速無線通信、空間通信和復雜軍事環境條件下的保密通信等。

目前太赫茲通信還處在關鍵器件的研究開發、太赫茲通信系統整體結構方案的可行性論證以及實驗室的研究與仿真演示階段，亟需研制高性能的太赫茲固態器件，解決太赫茲信號的調制和信號處理技術，并制定相應的技術標準。

因此，太赫茲通信技術可以實現更高速率的信息傳輸，搶占帶寬資源，這不僅具有很高的經濟價值，還具有非常高的戰略意義。

THz通信技術應用構想圖：太赫茲鏈路應用于基站間和設備間的數據傳輸

太赫茲成像技術

由于太赫茲頻段光子能量較低，不會對被測物體造成損壞，并且對某些非極性材料具有良好的穿透能力，因此利用太赫茲波的穿透性和安全性等優點進行成像技術開發，可對被測物體進行成像，從而實現無損檢測和安全檢查。

根據成像機理，太赫茲成像分為被動式成像和主動式成像：

●被動式成像是通過太赫茲探測器對被測物體自身的輻射能量進行探測, 利用不同物質輻射強度的差異來實現成像和辨別。被動式成像是一種相對安全的成像方式，但是成像系統對信號本身的強度以及接收機的靈敏度要求較高。

●太赫茲主動式成像主要是通過太赫茲輻射源發射一定強度的太赫茲信號并照射到被測物體，利用太赫茲探測器接收被測物的反射波或者透射波，通過成像系統對探測器探測到的振幅和相位信息進行分析處理，得到被照射物體的圖像。主動式成像系統可以對包括塑料、生物組織等非金屬材料進行檢測，并且可以有效地進行三維成像。

利用太赫茲多彩成像裝置成功實現對隱藏的農藥殘留物草酸銅、抗生素甲萘醌和維生素K的無損鑒別