非线性光学技术的一个重要应用就是产生太赫兹(THz)辐射。太赫兹辐射通常指的是频率在0.1~10 THz(波长在30μm~3 mm)的电磁波,其波段在微波和红外光之间,属于远红外波段,有着丰富的物理和化学信息[4]。同时,太赫兹辐射的优点决定了它在很多方面可以成为傅里叶变换红外光谱技术和X射线技术的互补技术,使太赫兹电磁波在很多基础研究领域、工业应用和军事应用领域有相当重要的应用。随着太赫兹技术的发展,太赫兹技术的应用领域也在不断拓宽,它在生物学、医学、微电子学、农业及其他领域也有很大的应用潜力。目前,世界上许多研究机构相继开展了太赫兹技术的深入研究,并且已取得很多重要的进展。太赫兹波拥有许多独特的性质,这使得它在许多领域发挥着重要的作用。
(1)太赫兹波具有低能性,它所对应的光子能量为毫伏特级,正是由于太赫兹波束本身所含能量极少,所以相对于X射线、γ射线而言,太赫兹波束对生物结构的损伤极少,同时,太赫兹波比其他射线能更安全地应用于无损检测。
(2)太赫兹波对一些生物大分子有独特的吸收和谐振作用。在大自然中,很多生物学大分子的振动和旋转频率正好与太赫兹波频率段相近,因此这些生物大分子对其相对应振动和旋转频率的太赫兹波有明显的吸收和谐振作用。于是,当太赫兹波束照射到不同生物结构表面时,能够很容易地被检测到谐振和旋转频率与太赫兹波频率对应的生物大分子对太赫兹波较为独特的吸收光谱。对于拥有这种独特性质的太赫兹波,其检测技术得到较快的发展,人们可以运用这种技术很方便地进行物质安全检测工作,比如在安检时可以对爆炸物和毒品进行检测。
(3)太赫兹波的信噪比很好,信号的精度较高,所以现在欧美国家的太赫兹成像技术发展迅速,太赫兹波在成像技术方面有其独特的优势。近年来已经有研究者测得太赫兹波的信噪比大于1010数量级,这样的精度让太赫兹成像技术的清晰度远大于其他经傅里叶变换的成像技术。(www.xing528.com)
(4)太赫兹波脉冲很短具有很高的时间分辨性,跳转反应非常迅速,可达到皮秒量级。针对太赫兹波这种特性,可促进太赫兹高速通信传输系统的发展,使通信系统拥有较快的数据传输速度,另外还可应用于光子晶体制作的光学开关,其响应速度可达皮秒级别。
以上介绍了四种太赫兹波所拥有的较为独特的性质,正是由于其具有的独特性质,太赫兹波才能得到非常广泛的关注[5]。
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