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兆赫輻射(英語:Terahertz radiation),又稱THz波兆赫茲,包含了頻率為0.3到3 THz的電磁波。此頻段屬遠紅外光,高於微波波段的頻率,[1]對應的波長範圍從1mm到0.1mm(或100μm),所以也叫作「亞毫米波段」(submillimeter waves)。

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兆赫茲波是介於微波波段的終點與紅外線波段的起點之間.
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兆赫茲輻射被大氣層強烈的吸收,限制了通信距離。這個圖包含了兆赫茲頻譜的低頻部分,從0.3到1 THz。Shown is the zenith atmospheric transmission of electromagnetic radiation from space to the summit of Mauna Kea, assuming a precipitable water vapor level of 0.001 mm (simulated). The downward spikes in the graph correspond to strong absorption lines due to various absorbances of different atmospheric molecules
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這個圖補充上圖,顯示大氣層傳輸兆赫茲頻譜的高頻部分,從1到3 THz。Shown is the zenith atmospheric attenuation of the electromagnetic spectrum from space to the summit of Mauna Kea, assuming a precipitable water vapor level of 0.001 mm (simulated). The decreasing transmission with increasing frequency, indicates greater absorption

目前,國際上對兆赫茲輻射已達成如下共識,即兆赫茲是一種新的、有很多獨特優點的輻射源;兆赫茲技術是一個非常重要的交叉前沿領域,給技術創新、國民經濟發展和國家安全提供了一個非常誘人的機遇。它之所以能夠引起人們廣泛的關注、有如此之多的應用,首先是因為物質的兆赫茲光譜(包括透射譜和反射譜)包含着非常豐富的物理和化學信息,所以研究物質在該波段的光譜對於物質結構的探索具有重要意義;其次是因為兆赫茲脈衝光源與傳統光源相比具有很多獨特的性質。[2]

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簡介

THz波(兆赫茲波)或稱為THz射線(兆赫茲射線)是從1980年代中後期,才被正式命名的,在此以前科學家們將統稱為遠紅外射線。兆赫茲波是指頻率在0.1THz到10THz範圍的電磁波,波長大概在0.03到3mm範圍,介於微波與紅外之間。實際上,早在一百年前,就有科學工作者涉及過這一波段。在1896年和1897年,Rubens和Nichols就涉及到這一波段,紅外光譜到達9um(0.009mm)和20um(0.02mm),之後又有到達50um的記載。之後的近百年時間,遠紅外技術取得了許多成果,並且已經產業化。但是涉及兆赫茲波段的研究結果和數據非常少,主要是受到有效兆赫茲產生源和靈敏探測器的限制,因此這一波段也被稱為THz間隙。隨着80年代一系列新技術、新材料的發展,特別是超快技術的發展,使得獲得寬帶穩定的脈衝THz源成為一種准常規技術,THz技術得以迅速發展,並在實際範圍內掀起一股THz研究熱潮。

產生源

自然產生源

兆赫茲輻射是任意溫度高於約10K的物體的黑體輻射的一部分。

人工產生源

在2012年,幾種兆赫茲輻射的產生源有:

研究

無線數據通訊紀錄

在2012年5月,日本東京工業大學的研究團隊使用T-射線的無線數據傳輸創下新的紀錄,發表在Electronics Letters英語Electronics Letters[7],並建議在未來以此做為數據傳輸的頻率。該團隊的概念驗證裝置使用諧振穿隧二極管(RTD),其電壓下降時的電流增加造成二極管「共振」,並產生THz波段的波。使用該RTD,研究人員發送出542 GHz的訊號,得到的數據傳輸速率是每秒3 Gigabits。該展示速度比當時主流的Wi-Fi 802.11n標準快20倍,比之前11月份的數據傳輸設置的紀錄快一倍[8]。THz Wi-Fi可能僅能在大約10米(33英尺)範圍內工作,但「理論上」數據傳輸速度可以高達100 Gbit/s。[9]

安全

參見

引用和註釋

延伸閱讀

外部連結

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