用超短激光脈沖觸發(fā)光電導(dǎo)開關(guān)可產(chǎn)生頻帶寬度達1012Hz的電磁輻射,,也被稱為THz射線,。THz超寬帶電磁脈沖的獨特性能給通信,、雷達,、電子對抗,、電磁武器,、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像,、無損檢測,、安全檢查等領(lǐng)域帶來了深遠影響。本項研究涉及超短脈沖激光技術(shù),、微電子技術(shù),、光學(xué)工程、光電材料,、超高速電子學(xué),、信號傳輸與處理等學(xué)科領(lǐng)域。所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域是國家目前和未來急需解決的重大問題,。高功率THz超寬頻帶光電導(dǎo)開關(guān)微波源作為核心部件幾乎涉及信息產(chǎn)業(yè)的所有應(yīng)用領(lǐng)域,。研究內(nèi)容涉及(1)用光導(dǎo)電方法產(chǎn)生THz電磁波;(2)用光電導(dǎo)偶極天線,、一體化寬帶天線發(fā)射THz電磁波,;(3)用電光取樣方法檢測THz電磁波的瞬間電場和時間波形。THz技術(shù)的應(yīng)用仍然在不斷的開發(fā)研究中,,其廣袤的科學(xué)前景為世界公認(rèn),。
THz電磁波的應(yīng)用
▼THz成像技術(shù):利用THz時域光譜技術(shù)可以直接測量THz電磁脈沖所產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁場,可以直接測得樣品的介電常數(shù),。而且由于THz電磁波的強透射能力和低輻射能量(對人體完全無害),,THz成像技術(shù)可以用來檢驗食品新鮮度,替代醫(yī)療X射線透視儀,、CT,,以及用于機場安全檢查和炭疽均等生化武器檢查等等。
▼生物化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域:由于許多生物大分子的轉(zhuǎn)動吸收譜處于THz頻段,那么利用對生化反應(yīng)THz吸收譜的研究可以得到反應(yīng)中的分子運動狀況信息,。對于進一步研究生化反應(yīng)提供了有力的手段,。
▼天文學(xué):在宇宙中,大量的物質(zhì)在發(fā)出THz電磁波,。 炭,、水、一氧化碳,、氮,、氧等等大量的分子可以在THz頻段進行探測,。而著些物質(zhì)在應(yīng)用THz技術(shù)以前一部分根本無法探測而另一部分只能在海拔很高或者月球表面才可以探測到,。
▼通信技術(shù):THz用于通信可以獲得10GB/s的無線傳輸速度,這比當(dāng)前的超寬帶技術(shù)快幾百至一千多倍,,而且與可見光和紅外線相比它同時具有極高的方向性以及較強的云霧穿透能力,。這就使得THz通信可以以極高的帶寬進行高保密衛(wèi)星通信。雖然由于缺乏高效的THz發(fā)射天線和源,,使其還無法在通信領(lǐng)域商業(yè)化,,但這必將由新型的發(fā)射裝置和發(fā)射源所解決 。
用光電導(dǎo)方法產(chǎn)生THz電磁波
THz電磁波的產(chǎn)生是THz技術(shù)的關(guān)鍵,,大功率,、高效率的THz發(fā)射源是THz時域光譜技術(shù)、THz診斷和成像技術(shù)以及THz雷達和通信等高新技術(shù)的關(guān)鍵,。高功率超快光電導(dǎo)開關(guān)作為THz電磁波的產(chǎn)生方法之一,,是目前國際上在THz科學(xué)與技術(shù)研究領(lǐng)域的前沿課題。本研究中心在對光電導(dǎo)開關(guān)機理的深入研究的理論基礎(chǔ)上,,研制出了THz偶極光電導(dǎo)天線,,經(jīng)美國倫斯勒大學(xué)THz科學(xué)與技術(shù)研究中心實驗測試,取得了滿意的結(jié)果,,研究工作已發(fā)表于《中國光學(xué)快報》03年第5期,。本項研究在國家自然科學(xué)基金國際合作項目的資助下,正在擴展與美國倫斯勒大學(xué)THz科學(xué)與技術(shù)研究中心的進一步合作,,擬進行各種類型的光電導(dǎo)天線發(fā)射THz電磁波的深入研究,。