太赫兹系统
㈠ 太赫兹就业前景
太赫兹间隙存在着巨大的开发潜力和应用价值,太赫兹系统主要包括 3 个部分:太赫兹波源、太赫兹传输以及辐射、太赫兹探测。随着太赫兹技术的不断发展,太赫兹天线技术也会进一步得到发展。目前通信系统的工作频率正在由毫米波向亚毫米波及太赫兹领域发展,这些系统要求高增益、高效率天线以提高空间或角度分辨率,而传统的天线系统存在一定的局限性,利用波束赋形技术可以拓展太赫兹的应用场景。
一、波束赋形的概念
1、基本概念
波束赋形又叫波束成型或波束形成(beamforming)。无线电信号发射时,通过波束赋形能够将发射能量集中在特定方向上,可以使得某个方向的发射功率增大而其他方向上的发射功率接近于零,从而达到扩展期望方向的通信距离和避免对其它方向造成干扰的目的。
显然,在总发射功率相同的条件下,定向传输比全向传输的通信距离更远。在超高速无线网络中,采用高精度的波束赋形能够有效地补偿毫米波和太赫兹信号的高路径衰减,还可以提供空分复用的可能性。波束赋形方法通常在超高速无线网中采用,其目的是让两个节点从定向无序状态到相互定向状态。
技术
就像光一样,太赫兹波也属于电磁辐射。在频谱中,它们介于微波和红外线辐射之间。虽然微波和红外线辐射很早就已进入我们的日常生活,但是太赫兹波只是刚刚开始被使用。原因就是,自21世纪开始,专家们一直仅能构造出可被合理接收的太赫兹波源。但是这些发射机仍不完美,相对较大较贵,而且发出的辐射并不是总具有我们所期望的特性。
一个公认的生成太赫兹波的方法就是基于砷化镓晶体。如果这个半导体晶体受到短激光脉冲的照射,就会形成砷化镓载流子。施加电压可以加速这些电荷的运动,从而生成太赫兹波,这种机制基本上与甚高频(VHF)发射机天线塔的机制相同,这些天线塔中运动的电荷产生了无线电波。
可是,这种方法有着许多缺点。HZDR 物理学家 Harald Schneider 解释道道:“它只能通过相对较贵的特殊激光器来操控,不能通过我们在光纤通信中使用的激光器来操控。”另一个缺点是,砷化镓晶体只能发出相对窄带的太赫兹脉冲,其频率范围有限,从而大大限制了应用范围。
这将使得金掺杂的锗变成一项有意思的选择,不仅可应用于科学领域例如详细分析石墨烯等创新型二维材料,而且也可以应用于医学和环境技术
㈡ 太赫兹技术是什么
太赫兹辐射是0.1~10THz的电磁辐射,
从频率上看,
在无线电波和光波,
毫米波和红外线之间;
从能量上看,
在电子和光子之间·
在电磁频谱上,太赫兹波段两侧的红外和微波技术已经非常成熟,但是太赫兹技术基本上还是一个空白,其原因是在此频段上,既不完全适合用光学理论来处理,也不完全适合微波的理论来研究。太赫兹系统在半导体材料、高温超导材料的性质研究、断层成像技术、无标记的基因检查、细胞水平的成像、化学和生物的检查,以及宽带通信、微波定向等许多领域有广泛的应用。研究该频段的辐射源不仅将推动理论研究工作的重大发展,而且对固态电子学和电路技术也将提出重大挑战。