一、太赫兹波概述
太赫兹(Terahertz, THz) 辐射是对位于某一个特定频段电磁辐射的统称，其频率分布如图1所示。
图1 太赫兹波的频率分布
太赫兹波的频率范围一般为0.1-10THz，自然世jie中到处存在着大量太赫兹辐射，但是基本上是人类肉眼所不可见的，从图1太赫兹的频率范围可以知道，太赫兹辐射的高频率部分占据了部分远红外频谱，这就意味着在日常中我们甚至能够直接感受到来自于太赫兹辐射的能量，并且这些太赫兹辐射都是自然形成的。上个世纪80年代以前，由于技术的限制，太赫兹波段的频谱利用率很低，这也限制了对其进行深入研究，故只有极少量的太赫兹技术和寥寥无几的应用，技术的限制导致在光谱上形成了 “太赫兹空隙”。在近二十年中，主要是得益于超快光电子技术、低尺度半导体技术和飞秒激光的发展，研究者研发出了优质的太赫兹源以及相关的太赫兹探测设备，这也为太赫兹科学和技术的高速发展提供了条件基础。
二、太赫兹波的产生方法
（1）光电导天线
由超快激光脉冲激发出光生自由载流子，然后光生载流子受到电场的驱动，发射出太赫兹脉冲。
（2）光致丹倍效应
对于窄禁带的半导体材料来说，半导体内部具有较高的载流子迁移率，由于半导体中载流子分布不均匀造成载流子扩散，该扩散过程中可以产生太赫兹辐射。
（3）非线性晶体
非线性晶体在受到飞秒激光激发时，晶体内部会产生基于二阶非线性的光整流效应，在这个过程中不同频率的光波进行差频后，就会产生频率较低的脉冲，即太赫兹辐射。
（4）半导体表面电场
某些半导体表面费米能级和内部不相同，这样会引起能带产生弯曲，从而在半导体表面产生表面电场。半导体内部会因激发而产生光生载流子，这样就会打破内部的平衡，在半导体的表面电场中，光生电子-空穴对分离，进而产生偶极子振荡，zui后就会产生太赫兹辐射。
对太赫兹技术应用来说，有效的太赫兹探测是保证其能够实用的关键，太赫兹辐射探测器主要包括：混频器、光学和电子学的探测器及热辐射功率计。脉冲太赫兹可以通过使用电光晶体(Electro-Optical Crystal) 、光电导天线、气体等离子体、混频器和差频探测等方式进行探测接收。因为太赫兹波的特殊性，所以太赫兹波有着独一无er的特性，这也成为了太赫兹波能够拥有广阔应用前景的基础。
三、太赫兹波的特性
(1) 透视性
太赫兹辐射对于非极性的液体，多数介电材料都拥有很好的透过性。此外太赫兹波还对大多数非金属物质具有透过性，例如普通的衣物、高分子复合材料、陶瓷等，基于太赫兹波的这一性质，可以利用太赫兹波穿透类似的物体，而且可以对物体内部进行成像。
(2) 安全性
生活中我们可以接触到各种射线，比如X射线，其主要用途是用来安检或者在医疗方面的应用，因为此类射线具有很强的光子能量，许多物体对射线来说基本上都是透明的，但是 X射线所引发的电离反应对生物体是有害的。与频率很高的射线相比，太赫兹波光子的能量不高，在对物体的透过性方面，太赫兹波比X射线的穿透性稍差，但是太赫兹辐射更安全，此外人体的皮肤中含有大量水分，因为水为极性的液体，对太赫兹波有非常强烈的吸收，故太赫兹波无法透过生物体表层的皮肤，这样也就不可能对生物体造成危害。
(3) 光谱分辨性
从太赫兹波段的光谱来看，太赫兹波段占据了较长的频率波段，因此太赫兹频率段富含大量的光谱信息。在太赫兹频段存在振动的跃迁，多数的分子会表现出非常强烈的色散和吸收特性。这就使得太赫兹波具有了很强的光谱分辨本领，利用其对目标物进行成像时，系统可以分辨目标物的几何特性，甚至还能够辨别出目标物的结构成分，比如DNA。
(4) 信息传播性
与传统的通信媒介微波相比，太赫兹波段的电磁波频率比微波频率更高，从信息发射的角度看，太赫兹波较容易被发射。从通信原理可以知道，当传播信息的载波频率越高时，其频带也会更宽，在相同的时间内载波可承载的信息量就会越大。微波的频率比太赫兹波更低，故太赫兹波在传播信息时可以携带更多的信息，在整个传播过程中，太赫兹波传播信息的效率更高。
尽管太赫兹波具有很多独特的性质，但是太赫兹波也有其局限性，比如太赫兹发射技术不成熟、太赫兹辐射功率不高等，所以对于太赫兹技术来说还有很多发展空间。
*内容来源：《内部夹杂物与缺陷的太赫兹无损检测研究》，李文军
