當人們乘坐地鐵、高鐵、飛機等交通工具時，都要事先進行安檢，最常見的工具有手持金屬探測器、金屬探測門、X光機等，以及人工檢查，但這些設備依然對某些特殊物體難以識別，尤其是X光機存在電離輻射，會對人體造成傷害，那么，有沒有一種技術，既能快速辨識各種危險物品，又對人體無害?有，答案就是太赫茲波段。

　　什么是“太赫茲“?

　　“太赫茲”是指100 GHz~10 THz的電磁輻射(也有定義300GHz ~ 10 THz)，波長在0.03mm~3mm范圍， 在電磁頻譜上，太赫茲波段兩側的紅外和微波技術已經(jīng)相對成熟。

　　這個在電磁波譜位于毫米波與紅外之間的“真空地帶”，其頻率約為1萬億赫茲的神秘譜段，其獨特的指紋譜、寬頻帶、穿透性、高分辨和無危害五大特性，給通信、赫茲在電磁波譜里雷達、電子對抗、電磁武器、天文學、醫(yī)學成像、無損檢測、安全檢查等領域帶來了深遠的影響。

　　特別是，當太赫茲技術用于安全檢查領域時，太赫茲波不僅能檢測成像，還可以檢測物質成分，讓毒品、爆炸物等無所遁形，一直就是掃描成像夢寐以求的圣杯。

　　主動式太赫茲掃描成像

　　太赫茲波段在國際上的發(fā)展

　　太赫茲波段自從19世紀后期正式命名之后，受到歐美日中等多個國家的高度關注，各國紛紛將其入選改變世界的技術評比之中。尤其是中國，在當中的研究甚至超越了美日，名列世界前茅。

　　2004年，美國政府將太赫茲技術評為 “改變未來世界的十大技術” 之一，DARPA(美國國防部高級研究計劃局)和NASA(美國國家航空與航天局)自2009年起均投入較大的資金和研發(fā)力量，進行太赫茲組件及系統(tǒng)的研發(fā)。2005年，日本政府更是將太赫茲技術列為 “國家支柱十大重點戰(zhàn)略技術” 之首。

　　我國政府分別在2005和2014年專門召開了 “香山科技會議” ，制定了我國太赫茲技術的發(fā)展藍圖。2016年底， “太赫茲谷” 如火如荼的在烏魯木齊與中國電子科技集團公司合作下開始建設。另外歐洲，澳大利亞，日韓，臺灣等許多國家和地區(qū)政府、研究機構、大學和企業(yè)紛紛投入到太赫茲研發(fā)的熱潮中。

　　隨著新技術和新材料的突破，有效太赫茲輻射源和探測器的相繼問世, 太赫茲技術的研究和應用才有了較快發(fā)展, 在醫(yī)療診斷、天文、物體成像、工業(yè)探傷、寬帶移動通信，雷達探測等眾多領域顯示了重大的科學價值及實用前景。

　　近5年來低成本CMOS，新材料太赫茲技術的突破有望改變太赫茲技術僅在軍事，航天，高端醫(yī)療領域有較多應用的現(xiàn)狀，讓太赫茲技術進入民用消費級電子市場。

　　我國太赫茲波段的發(fā)展現(xiàn)狀

　　根據(jù)資料顯示，2015年內(nèi)已發(fā)表太赫茲文獻1456篇。單從論文發(fā)表的數(shù)量上，我國已經(jīng)達到世界較為領先的地位，但是從科研到產(chǎn)業(yè)化的速度和能力，與歐美國家還存在較大差距。

　　至今除了航天、國防領域以外，太赫茲技術的大范圍應用并沒有如期而至，民用消費行業(yè)內(nèi)大規(guī)模應用似乎仍然遙遙無期。唯有北京航天易聯(lián)科技發(fā)展有限公司的太赫茲安檢系統(tǒng)在G20上的出現(xiàn)讓人眼前一亮。遺憾的是，從測試的具體效果來看，還是和TeraView，Brijiot， ThruVision，TeraSense等歐美公司有較大的差距。

　　產(chǎn)業(yè)的投資可以說并不比歐美遜色，科研機構幾乎覆蓋了太赫茲領域的方方面面，從基礎材料，單個探測器，發(fā)射器組件，到系統(tǒng)級整合應用都有所涉及。同時國內(nèi)的的科研單位和研發(fā)企業(yè)的迅猛發(fā)展，讓太赫茲測試測量領域的美國巨頭VDI(Virginia Diodes，Inc)也感到了壓力，不顧企業(yè)利潤，向國內(nèi)停售了起絕大部分高性能設備及系統(tǒng)。

　　太赫茲在現(xiàn)實生活中有哪些應用?

　　1.醫(yī)療檢測。太赫茲輻射是完全非電離的，由于能量較X射線低很多，對絕大部分的生物細胞無電離傷害，適合對活體生物或組織進行實時檢查。如皮膚燒傷或皮膚癌的早期診斷，口腔疾病診斷，活體DNA鑒別等。

　　2.生物化學和環(huán)保天文。許多大分子在太赫茲頻段表現(xiàn)出很強的吸收和諧振，形成具有生物特異性的太赫茲特征譜。另外，碳(C), 水(H2O)，一氧化氮(NO)，氮(N2), 氧(O2)等大量的分子也有各自的太赫茲特征譜。這些特征譜信息對于生物化學物質結構，以及大氣污染和天文探測有著很高的研究價值。

　　3.安全檢查。安全檢查應該說是太赫茲現(xiàn)階段最吸引人的應用，它的本質是利用太赫茲電磁信號的穿透性和對金屬等特殊材料的強反射特性進行實時快速透視成像，并且在達到成像目的的同時，不需要擔心X射線的電離傷害。太赫茲電磁信號能以較低的衰減穿透衣物，皮箱，陶瓷，硬紙板，塑料制品非極性材料等;而對于極性物質比如水或金屬有強烈的吸收和反射。

　　太赫茲的成像解析度雖然比不上X射線，但足夠探測隱藏在衣物、鞋內(nèi)的刀具、槍械等物品。另外結合太赫茲對物質鑒別的特性，能夠區(qū)分身上是否攜帶炸藥或毒品。便攜式的太赫茲安檢儀已經(jīng)處于后期研發(fā)測試階段，有希望在20cm外自動快速檢測危險物品，實時生成高清晰度三維圖像?？梢栽O想再過幾年，將在在機場火車站安裝大量太赫茲安檢設備。

　　4.無損檢測。同樣是利用太赫茲電磁信號對大部分干燥、非金屬、非極性材料有較好的穿透能力，再結合各種成像技術，就可以對材料中的缺陷進行詳細檢測。太赫茲無損檢測廣泛應用于航天、雷達材料的檢測。介于太赫茲系統(tǒng)的小型化低成本話的趨勢，近年來越來越多的工業(yè)、民用產(chǎn)品流水線在配合太赫茲成像系統(tǒng)完成快速無損檢測。

　　5.大容量、高保密的寬帶近距離通信是太赫茲頻段的又一大應用。雖然單就通信距離來看，由于太赫茲在空氣中傳播時很容易被水分所吸收，信號衰減嚴重，存在著傳輸距離的“短板”。但是，在某些情況下，有限的傳輸距離反而能成為優(yōu)勢。因為大氣衰減能使信號根本無法傳播到遠處的無線電技術監(jiān)聽設備，可實現(xiàn)隱蔽安全的近距離通信。而100 GHz ~ 1 THz的超寬帶寬，是太赫茲通信的可用帶寬超過長波、中波、短波、微波 (30 GHz) 總的帶寬的1000倍。由于THz波的頻率比微波更高，波長很短，可以制成方向性很強，尺寸又小的天線，將大大減小發(fā)射功率，并減輕收發(fā)機相互之間的干擾。

　　毫米波及太赫茲領域是一個發(fā)展迅速的交叉學科，有著極其重要的科研學術價值和工業(yè)應用前景. 在毫米波及太赫茲技術方面的研究，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，取得了很多重要的成果, 但是仍然在很多研究領域還不夠成熟, 亟待需要進一步地深入開發(fā), 并且有效的將這些頻段的應用豐富起來, 進而最終推動國民經(jīng)濟的發(fā)展。

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