太赫兹科学技术有什么样的特点未来会如何发展

　　THz波是指频率在（0.1－1 0）THz（波长为3000—30微米）范围内的电磁波，1THz=10 12Hz。由图1可见，它在长波段与毫米波（亚毫米波）相重合，而在短波段，与红外线相重合下，可见，太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置。由于多种科学技术原因，特别是THz波源的问题未能很好解决，太赫兹波科学技术的发展受到很大的限制，从而使其应用潜能未能发挥出来，如Fi g12所示。

　　如Fig.1所示，人们提出THz空白（THz Gap）的概念。其实THz Gap可以有以下几方面的意义： 1．THz所处的位置正好处于科学技术发展相对较好的微波毫米波与红外线光学之间，形成一个相对落后的“空白”。 2．THz的长波方向，主要依靠电子学（Electronics）科学技术，而THz的短波长方向则主要是光子学（Photonics）科学技术，从而在电子学与光子学之间形成一个Gap。这点具有深刻的物理含义，将在THz源一节中详细讨论。图2（a）表示半导体器件和激光器件（主要是量子级联激光）的工作频率范围。可以看到，所有的半导体器件目前都难以达到THz波段，而量子级联激光的工作频率可以从光波向THz延伸下来。红线表示2002年以后的发展状况。图2（b）则表示真空电子学THz源的发展状况。可以看到：某些真空电子器件的工作频率已经从微波毫米波波段逐步向THz推进，而FEL的频率则不受限制，可以工作在整个THz波段。要指出的是，真空电子学THz源的迅速发展，也是近几年发生的。由于THz所处的特殊电磁波谱的位置，它有很多优越的特性，有非常重要的学术和应用价值（有的已处于实用），使得全世界各国都给予极大的关注。美国、欧州和日本尤为重视。 1）在美国包括常青藤大学在内有数十所大学都在从事THz的研究工作，特别是美国重要的国家实验室，如 LLNL，LBNL，SLAC，JPL，BNL，NRL，ALS，ORNL等都在开展THz科学技术的研究工作。美国国家基金会（NSF）、国家航天局（NASA）、能源部（DOE）和国家卫生学会（NIH）等从90年代中期开始对THz科技研究进行大规模的投入。 2）英国的Rutherford国家实验室，剑桥大学、里兹大学、Strathclyde等十几所大学，德国的 KFZ，BESSY，Karlsruhe，Cohn，Hamburg及若干所大学，都积极开展THz研究工作。欧洲国家还利用欧盟的资金组织了跨国家的多学科参加的大型合作研究项目。在俄国国家科学院专门设立了一个THz研究计划，IAP，IGP及一些大学也都在积极开展THz研究工作。 3）在亚洲国家和区域，韩国国立汉城大学、浦项科技大学、国立新加坡大学、台湾大学、台湾清华大学等都积极开展THz研究工作，并发表了不少有分量的论文。 4）日本于2005年1月8日，公布了日本国十年科技战略规划，提出十项重大关键技术，将THz列为首位。东京大学、京都大学、大阪大学、东北大学、福井大学以及SLLSC，NTTAdvancedTechnology Corporation，etc．等公司都大力开展THz的研究与开发工作。