太赫茲晶體是特指一段特殊波段的電磁輻射，狹義的太赫茲波一般是指頻率在0.1～10THz（1THz＝1012Hz），波長為0.03～3mm的電磁波，在電磁波譜中位于微波和紅外線波段之間。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對毫米波和紅外光的研究不斷深入，其器件和應(yīng)用技術(shù)日趨成熟，形成了毫米波和紅外光學(xué)兩大應(yīng)用和研究領(lǐng)域。
太赫茲波具有以下幾種特性：
1、寬帶性：太赫茲的頻譜帶寬比微波高幾個(gè)數(shù)量級，頻譜范圍非常寬，是良好的信息載體，能夠覆蓋蛋白質(zhì)等大分子的轉(zhuǎn)動振蕩頻率，這些大分子都在太赫茲波段具有很強(qiáng)的吸收和諧振，構(gòu)成了相應(yīng)的太赫茲特征譜，可以用于成分識別。
2、高分辨性：太赫茲激光器的脈沖為皮秒量級，能夠達(dá)到很高的時(shí)間分辨率，可以用于生物樣本等對時(shí)間分辨率較高的研究中，空間分辨率高可用于高分辨成像；多普勒頻率高分辨可用于測速和目標(biāo)探測。
3、低能性：太赫茲的光子能量僅為毫電子伏特，不到X射線光子能量的百分之一，不會產(chǎn)生電離效應(yīng)破壞被檢測的物質(zhì)。
4、電磁特性：太赫茲電磁波特性可以突破“黑障區(qū)”（等離子鞘套），可用于空間飛行器通信。
5、穿透性：太赫茲輻射對非金屬穿透能力很強(qiáng)，對于日常所見的大部分介質(zhì)，比如塑料、布料、陶瓷、紙張、木材、電介質(zhì)等均具有很強(qiáng)的穿透性，衰減系數(shù)比超聲波小2~3個(gè)數(shù)量級，但很難穿透金屬材質(zhì)和水，可以用于內(nèi)部質(zhì)量檢測。
在太赫茲諸多技術(shù)的研究中，太赫茲輻射源的研究占據(jù)了很重要的位置。太赫茲輻射的產(chǎn)生主要有3種途徑：
1、基于電子學(xué)技術(shù)的太赫茲輻射源，包括返波管、耿氏振蕩器以及固態(tài)倍頻源等，這是毫米波技術(shù)向高頻方向的擴(kuò)展，這類太赫茲輻射源工作于1THz以下，輸出功率通常在數(shù)十微瓦到毫瓦量級；
2、基于光子學(xué)技術(shù)的太赫茲輻射源，包括量子級聯(lián)激光器、自由電子激光器和氣體激光器等，這是激光技術(shù)向低頻方向的延伸，這類太赫茲輻射源輸出功率較大，具有很好的應(yīng)用潛力。基于太赫茲激光器的光頻梳技術(shù)在高分辨成像和成譜應(yīng)用方面的前景廣闊；
3、基于超快激光技術(shù)的太赫茲輻射源，這類技術(shù)是1THz附近向高頻和低頻方向同時(shí)發(fā)展的太赫茲輻射源技術(shù)，這類太赫茲輻射源具有脈寬窄、峰值功率高等優(yōu)點(diǎn)，但是存在能量轉(zhuǎn)換效率和平均輸出功率低的問題。
因此，探索實(shí)現(xiàn)室溫、高輸出功率、連續(xù)可調(diào)諧和小型化的輻射源將大大促進(jìn)太赫茲技術(shù)的研究，也是當(dāng)前太赫茲領(lǐng)域的重要發(fā)展目標(biāo)。
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