太赫兹技术的应用和难点

汽车电子资讯2021-11-23 10:59:54

太赫兹技术,以光学波段中的远红外线为研究对象。太赫兹是一种电磁波,其波段范围是0.1太赫兹~10太赫兹,对应的波长为0.03毫米到3毫米。太赫兹的频谱位于微波和红外之间。


      太赫兹射线具有很多优越特性:包括能量低、对许多生物大分子表现出很强的吸收和谐振、能够以很小的衰减穿透物质、信噪比很高、带宽宽等。这些特性使太赫兹技术可以应用于国防、安全、天文、医疗、汽车,科研等诸多领域,具有巨大的市场价值。


        其中,在军事领域,太赫兹技术可有效对抗背景杂波干扰,实现远距离三维或多超光谱成像、穿透墙壁等障碍物进行探测和识别、防区外生化战剂和爆炸物的探测以及全天候隐蔽通信。


            在医学上,由于太赫兹能直接“看到”DNA等生物大分子,辐射远低于伽马射线,因此对检测癌细胞、预防癌症具有重要意义。在太赫兹技术更为成熟的美国、日本等国家,研究人员已经通过该技术检测出皮肤癌、乳腺癌、结肠癌和胃癌等多种癌细胞。



      此外,太赫兹技术在食品安全检测方面,也发挥着巨大作用。利用太赫兹波检测地沟油和正常的植物油,得到的振动频率是明显不同的。据此可查检出地沟油,使人们免受地沟油的危害。


      日本研发的利用太赫兹技术的异物检测装置,预计2020年以后上市。该装置用于食品出厂前,检测异物。此前,金属片等异物较容易被检测出来,但是类似苍蝇、虫子等由于其特征更接近于食品,非专业的检测设备很难发现。


          利用太赫兹技术设计的人体安检设备,尺寸可做到银行ATM机的大小,安检时,只需2秒钟,便可完成检测成像。这种安检设备不仅可以探测金属物质,还可以让陶瓷、粉末、液体、胶体等人身上携带的非金属物质无处遁形。受检人员无须脱衣既保护了公民隐私,又大大提高了对违禁品的管控力度,弥补了传统的安检漏洞。随着国内外反恐和安全产业需求增长,太赫兹安检设备市场规模将大幅增长。


         目前,国内外对太赫兹研究还没有取得更大的突破。太赫兹技术尚处于从实验室走向产品化的阶段。在当前的市场上,太赫兹的应用领域主要还是在部分安检设备上,大规模商业化应用的时代离我们还是有点遥远。人类对太赫兹的认知程度可能还远远不如人工智能。


        太赫兹技术无法大面积使用的根本原因是技术上还不成熟。在这一频段上,既不完全适合用光学理论来研究,也不完全适合用微波理论来研究。另外,太赫兹的测试与测量仪器设备也因为技术门槛过高,导致相关技术的发展始终停滞不前。


       太赫兹是电磁波谱最后的一块空白之地,具有独特的优越性及极重要的应用前景。太赫兹技术兼具电子学与光子学的特色,属于典型的交叉前沿科学领域。太赫兹技术也将是后摩尔时代信息技术发展的重要支撑。


      以目前的研究水平,微波和激光的成本和效率都比要优于太赫兹雷达,但在未来的几十年里,太赫兹终将会成为最核心的技术。





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