太赫茲技術

太赫茲輻射是0.1~10THz的電磁輻射， 從頻率上看， 在無線電波和光波， 毫米波和紅外線之間； 從能量上看， 在電子和光子之間· 在電磁頻譜上，太赫茲波段兩側的紅外和微波技術已經非常成熟，但是太赫茲技術基本上還是一個空白，其原因是在此頻段上，既不完全適合用光學理論來處理，也不完全適合微波的理論來研究。太赫茲系統在半導體材料、高溫超導材料的性質研究、斷層成像技術、無標記的基因檢查、細胞水平的成像、化學和生物的檢查，以及寬頻通信、微波定向等許多領域有廣泛的套用。研究該頻段的輻射源不僅將推動理論研究工作的重大發展，而且對固態電子學和電路技術也將提出重大挑戰。

基本介紹

• 中文名：太赫茲技術
• 太赫茲輻射：0.1~10THz的電磁輻射
• 能量上：電子和光子之間
• 成就：21世紀重大的新興科學技術

太赫茲介紹

可以預料，太赫茲技術將是21世紀重大的新興科學技術領域之一。

隨著THz科技的發展，它在物理、化學、電子信息、生命科學、材料科學、天文學、大氣與環境監測、通訊雷達、國家安全與反恐、等多個重要領域具有的獨特優越性和巨大的套用前景逐漸顯露。太赫茲波的傳輸是太赫茲波通信系統研究中的一個重要組成部分，由於太赫茲波在自由空間中的傳輸損耗很大，從某種意義上說很難對它加以引導和控制。為了克服這個困難，急需可以傳播太赫茲波的波導。

太赫茲技術被美國評為“改變未來世界的十大技術”之一，被日本列為“國家支柱十大重點戰略目標”之首。太赫茲泛指頻率在0.1～10太赫茲波段內的電磁波，處於巨觀經典理論向微觀量子理論、電子學向光子學的過渡區域。頻率上它要高於微波，低於紅外線；能量大小則在電子和光子之間。由於此交叉過渡區，既不完全適合用光學理論來處理，也不完全適合用微波的理論來研究。所以，上世紀九十年代以前，一度被人“遺忘”，也因此被稱為“太赫茲空白”。

當前，各國紛紛加快了針對這唯一沒有獲得充分研究波段的探索，掀起一股研究太赫茲的熱潮。那么，作為第五維戰場空間的“拓展者”，太赫茲在軍事領域具體有哪些套用？讓我們走近一探究竟。

太赫茲成像

近距離穿牆術，鑄就反恐作戰新利器。

如果問一下駐伊美軍最怕的是什麼，那答案肯定是路邊炸彈，防不勝防的路邊炸彈，成了駐伊美軍不寒而慄的“頭號殺手”，以至於讓美國海軍陸戰隊司令麥可·哈吉認為：“這種相對低級的武器將成為未來戰爭的一個標誌。”在美軍撤離伊拉克之前路邊炸彈造成的傷亡一度不絕於耳。與此同時，不斷發生的細菌郵件、包裹炸彈和自殺式襲擊也令人神經緊繃。似乎在傳統威脅面前，高新技術也無能為力，事實真是如此嗎？太赫茲的穿牆透視能力或許能夠扭轉這種被動局面。

太赫茲的頻率很高、波長很短，具有很高的時域頻譜信噪比，且在濃煙、沙塵環境中傳輸損耗很少，可以穿透牆體對房屋內部進行掃描，是複雜戰場環境下尋敵成像的理想技術。未來城市及反恐作戰中，藉助太赫茲特有的“穿牆術”，可以對“牆後”物體進行三維立體成像，探測隱蔽的武器、偽裝埋伏的武裝人員和顯示沙塵或煙霧中的坦克、火炮等裝備，進而撥開戰場迷霧。

另外，太赫茲成像技術在塑膠兇器、陶瓷手槍、塑膠炸彈、流體炸藥和人體炸彈的檢測和識別上，更是“明察秋毫”，利用強太赫茲輻射照射路面，還可以遠距離探測地下的雷場分布。如此，士兵們不需要再靠近可疑地段或人員便可以對其進行檢查。與耗資較高、作用距離較短、無法識別具體爆炸物的X射線掃瞄器相比，太赫茲成像具有獨特優勢，目前已經初步套用於檢查郵件、識別炸藥及無損探傷等安全領域。

太赫茲雷達

高精度寬頻帶，讓隱身兵器無所遁形。

眾所周知，雷達主要靠接收目標的反射信號來發現目標。如果目標表面能使雷達波被吸收或散射，就可大大減小被發現的機率，從而達到隱身的目的。因此，通常所說的隱身技術主要是靠形狀、吸波塗層、形成等離子云吸收或改變雷達波的傳播方向來實現隱身的。

在隱身技術套用之後，常規的窄帶微波雷達在探測雷達截面很小的隱身兵器時往往顯得“力不從心”。所以，很長一段時間裡，人們都談“隱”色變。但是目前的隱身技術也並非無懈可擊，它們只能對很窄的一個特定波段發揮作用，超出這個特定範圍後便會無能為力。

而處於電磁頻譜過渡區域的太赫茲則是集眾家優長於一身。一方面，它的波長很短，大約在30um—3mm的範圍內，遠小於微波與毫米波的波長，因而可以用於探測更小的目標和更精確的定位；另一方面，它卻又包含了豐富的頻率，有著非常寬的頻寬，能以成千上萬種頻率發射納秒以至皮秒級的脈衝，大大超過現有隱身技術的作用範圍。因此，不管是面對形狀隱身、塗料隱身，還是電漿隱身的目標時，都能讓它們“無處遁形”！美國是最早提出太赫茲雷達這一概念的國家，並先後進行了0.2THz、1.56THz、0.6THz等高解析度雷達實驗，驗證了太赫茲雷達的可行性，為今後的發展奠定了基礎。太赫茲雷達作為未來高精度、反隱身雷達的發展方向之一，在軍事上定將有廣闊的套用前景。

太赫茲通信

短亦有短的好，開闢戰術通信新領域。

在無線通信發展百餘年後的今天，軍事通信領域500MHz～5GHz頻段資源已日趨稀缺，未來量子通信技術雖值得憧憬，但目前仍有些遙不可及。而太赫茲這一曾被“遺忘”的波段，集成了微波通信與光通信的優點，具有傳輸速率高、容量大、方向性強、安全性高及穿透性好等諸多特性，在軍事通信套用上的前景誘人，已成為各國挖掘開發的熱點。

首先，太赫茲的頻段比現有微波通信要高出l～4個數量級，這也就意味著它可以承載更大的信息量，輕鬆解決目前戰場信息傳輸受制於頻寬的問題，滿足大數據傳輸速率的通信要求。2012年日本東京工業大學預測利用太赫茲通信技術進行無線數據傳輸的速度，理論上可以高達每秒100千兆位。我們有充分理由相信，將來利用太赫茲無線網路傳輸高清影像資料，也許只在彈指一揮間。其次，太赫茲波束更窄,具有極高的方向性、更好的保密性、較強抗干擾和雲霧及偽裝物穿透能力，可以在大風、沙塵以及濃煙等惡劣的戰場環境下以極高的頻寬進行定向、高保密甚至明碼軍事通信。

當前，單就通信距離來看，由於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，還存在著傳輸距離較短的“短板”。但是，正所謂“短亦有短的好”，在某些情況下，鑒於戰場通信聲道的混亂和擁塞，有限的傳輸距離反而能成為優勢。因為大氣衰減能使信號根本無法傳播到遠處敵人的無線電技術監聽機構，可實現隱蔽的近距離通信。據相關媒體披露，美國正在利用太赫茲傳輸距離相對較短、不易被截獲的優勢，研製通信距離在5千米左右的近距離戰術通信設備，一旦推廣套用，勢必會引發電磁空間的又一輪對抗。