中国工程物理研究院太赫兹通信和雷达技术取得重要突破
太赫兹科学技术研究的新进展
太赫兹科学技术研究的新进展一、本文概述随着科学技术的飞速发展，太赫兹（Terahertz，简称THz）科学技术研究逐渐成为全球范围内的热点领域。
太赫兹波，位于微波和红外线之间，其频率范围在1-10 THz，具有独特的物理和化学性质，如高穿透性、低能量性和宽带信息等，使得太赫兹波在通信、生物医学、安全检查等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在综述近年来太赫兹科学技术研究的新进展，包括太赫兹波的产生、检测、成像技术，以及其在不同领域的应用案例，以期为太赫兹科学技术的进一步发展和应用提供参考和借鉴。
在本文中，我们首先简要介绍太赫兹波的基本概念和特性，然后重点综述太赫兹波的产生和检测技术的最新研究进展，包括光电导天线、光整流、差频产生等太赫兹波产生方法，以及光电导采样、相干采样、热释电探测等太赫兹波检测技术。
接着，我们将介绍太赫兹成像技术的发展和应用，包括透射式太赫兹成像、反射式太赫兹成像和扫描式太赫兹成像等。
我们还将讨论太赫兹波在通信、生物医学、安全检查等领域的应用案例，以及太赫兹科学技术面临的挑战和未来的发展趋势。
通过本文的综述，我们期望能够全面展示太赫兹科学技术研究的新进展，为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和启示，推动太赫兹科学技术的进一步发展和应用。
二、太赫兹波产生与检测技术的新进展近年来，太赫兹波产生与检测技术取得了显著的进展，为太赫兹科学技术的深入研究与应用提供了有力支持。
在太赫兹波产生方面，新型太赫兹源的研究与开发成为热点，如基于光电子学等离子体、量子级联激光器等技术手段的太赫兹源，不断推动太赫兹波产生效率与稳定性的提升。
太赫兹波导与天线技术的发展也加速了太赫兹波在空间中的高效传输与辐射。
在太赫兹波检测方面，新型太赫兹探测器与成像技术的突破为太赫兹波的应用打开了新的领域。
通过改进材料结构与工艺，太赫兹探测器的灵敏度和响应速度得到了显著提升。
太赫兹成像技术在生物医学、安全检查等领域的应用逐渐普及，为疾病的早期诊断与安全监控提供了有力手段。
219332006_超宽带太赫兹调频连续波成像技术
第 21 卷 第 4 期2023 年 4 月Vol.21，No.4Apr.，2023太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology超宽带太赫兹调频连续波成像技术胡伟东，许志浩*，蒋环宇，刘庆国，檀桢(北京理工大学毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室，北京100081)摘要：太赫兹调频连续波成像技术具有高功率、小型化、低成本、三维成像等特点，在太赫兹无损检测领域受到了广泛关注。
然而由于微波及太赫兹器件限制，太赫兹信号带宽难以做大，从而制约了成像的距离向分辨力。
虽然高载频可实现较大宽带，但伴随的低穿透性和低功率会限制太赫兹调频连续波成像系统的应用场景。
因此，聚焦于太赫兹波无损检测领域，提出一种时分频分复用的114~500 GHz超宽带太赫兹信号的产生方式，基于多频段共孔径准光设计，实现超带宽信号的共孔径，频率可扩展至1.1 THz。
提出一种频段融合算法，实现了超宽带信号的有效融合，距离分辨力提升至460 μm，通过人工设计的多层复合材料验证了系统及算法的有效性，并得到封装集成电路(IC)芯片的高分辨三维成像结果。
关键词：太赫兹调频连续波；非线性度校准；多频段融合；准光设计；无损检测中图分类号：TN914.42文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2022225Ultra-wideband terahertz FMCW imaging technologyHU Weidong，XU Zhihao*，JIANG Huanyu，LIU Qingguo，TAN Zhen (Beijing Key Laboratory of Millimeter Wave and Terahertz Technology，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China)AbstractAbstract：：Terahertz Frequency Modulated Continuous Wave(THz FMCW) imaging technology has attracted extensive attention in the field of THz Nondestructive Testing(NDT) because of its high power,miniaturization, low cost, three-dimensional imaging and other characteristics. However, due to thelimitation of microwave and terahertz devices, the terahertz signal bandwidth is difficult to expand, whichrestricts the range resolution of imaging. Although high carrier frequency can achieve large broadband,the accompanying low penetrability and low power will limit the application scenario of THz FMCWimaging system. Therefore, focusing on the field of terahertz wave nondestructive testing, this paperproposes a time-division frequency-division multiplexing 114~500 GHz ultra-wideband terahertz signalgeneration method, which is based on the quasi-optical design of multiband common aperture to achievethe common aperture of ultra-wideband signals. In addition, a multiband fusion algorithm is proposed toachieve effective fusion of ultra-wideband signals, and the range resolution is improved to 460 μm. Theeffectiveness of the system and algorithm is verified by artificially designed multilayer compositematerials, and the high-resolution 3D imaging results of Integrated Circuit(IC) chips are obtained.KeywordsKeywords：：Terahertz Frequency Modulated Continuous Wave；non-linearity calibration；multiband fusion；quasi-optical design；Nondestructive Testing太赫兹波(0.03 mm~3 mm)在电磁波谱中位于微波与红外之间，由于其独特的穿透性与非电离性等特性，太赫兹技术已成功用于艺术品保护、工业产品质量控制、封装集成电路(IC)无损检测等领域[1-3]。
《太赫兹科学与电子信息学报》2024_年第5_期专栏征稿_主题：太赫兹探测、通信及其一体化
《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第5期专栏征稿主题：太赫兹探测、通信及其一体化太赫兹频段频谱资源丰富，在探测与通信方面具有分辨率高、通信容量大、抗干扰能力强、可全天时工作、易于高度集成等突出优势，而太赫兹探测通信一体化技术通过探索构建全新技术体系与应用模式，把雷达与通信两者科学地融合在一个平台上，发挥两者的功能与作用，进而实现“精细探测+高速通信”的综合服务和灵活应用能力。
因此，发展太赫兹探测、通信及其一体化技术具有重要的科学意义与应用价值。
为进一步促进太赫兹探测、通信及其一体化等领域的新理论、新技术、新方法、新器件的创新研究，促进全国太赫兹技术相关联行业的相互交流、学习借鉴，《太赫兹科学与电子信息学报》计划推出“太赫兹探测、通信及其一体化”专题栏目，现特向广大专家学者征集符合该专题方向的原创性研究论文及综述，旨在集中反映该领域最新的研究成果及研究进展。
征稿范围1) 太赫兹探测通信一体化系统构架2) 太赫兹收发通道探通共享关键技术3) 太赫兹探通多功能波形设计4) 太赫兹波智能调控与波束捷变5) 太赫兹雷达探测与信息处理6) 太赫兹通信调制与解调7) 太赫兹频段目标及其环境特性8) 太赫兹频段通信信道特性9) 太赫兹相控阵技术10) 太赫兹探测通信一体化应用技术特邀组稿专家易俊国防科技大学电子科学学院张雅鑫电子科技大学邓贤进中国工程物理研究院杨帆清华大学朱忠博西安空间无线电技术研究所韩充上海交通大学杨闯北京邮电大学专题时间安排截稿日期：2024年2月20日首轮意见：2024年3月1日录用通知：2024年3月10日出版日期：2024年5月28日投稿方式请登录《太赫兹科学与电子信息学报》官方网站()，根据网站提示在线投稿。
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专栏主编简介王宏强，《太赫兹科学与电子信息学报》编委会会员，国防科技大学电子科学学院研究员，博士生导师。
太赫兹极高分辨力雷达成像试验研究
（ ） ｒｔｔｐ ｆ Ｈ ｄ ｒ ｂ ｐｏｏ ｅ Ｔ ｚ ａ ａ ｙ ｏ ｒ
Ｆ ｇ １ Ｔｅ ａ ｅ ｔ ａ ａ ｙｓ ｅ ｉ． ｒ ｈ ｒ ｚ ｒ ｄ ｒｓ ｔ ｍ
图 １ 太 赫 兹 雷 达 系 统
系 统发射 机 高稳 定 、 分辨 力 的毫米 波频 率源 由外部 １ ０ＭＨｚ 考 时钟 锁定 ， 过 隔 离 器 和有 源倍 频 放 高 ０ 参 通 大滤 波输 出功 率 为 １ Ｂ 频 率为 ６ ． ０ｄ ｍ、 ７ ２ＧＨｚ的本 振信 号 ， 入二 次谐 波 混频 器与输 入基 带信 号 的精 细成像 ， 而有 利于 目标 的识 别 ｕ ］ 从 。这 些特 点 为 太 赫兹 雷 达 提 供 了 巨大 应 用 潜 力 。ＴＨｚ 子 电
学 系统 的应 用研 究 主要集 中在 通信 与雷 达 方面 。ＴＨｚ 信 方面 ， 献［ —］ 出了载频 ０ １ 通 文 ３４ 给 ． ４ＴＨｚ１ ｙｅ ｓ ，０Ｇｂ ｔ／
中 图 分 类 号 ： ＴＮ９ ５ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｉｌ ． ７ ８ ＨＰ Ｐ ２ １ ２ ０ ． ０ ７ ｏ：Ｏ ３ ８／ Ｌ Ｂ ０ ２ ４ １ ０ ０
太 赫兹 （ ＴＨｚ信 号是 指频 率介 于毫 米 波与 红外 光之 间 的 电磁 波 ， 有 微 波 毫米 波 与 红外 光 两 个频 段 的 特 ） 兼 性 。相 比于微 波 、 米波 频段 的信 号 ， 赫 兹频 段 的波长 较小 ， 毫 太 更适 合 于极 大信 号带 宽和极 窄 天线 波束 的实现 ，
的通信 系统 ， 实现 了 ｋ 级 的图像 传输 。ＴＨｚ 并 ｍ 雷达 系统 方 面 的研 究 也在 迅 速发 展 ， 献 ［ ］ 出 了美 国喷 气 文 ２给
推 进实 验室 （ Ｐ 利 用 ０ ６ＴＨｚ雷达 系统 扫 描实 现 了 ３维 成像 。国 内 ＴＨｚ 达 系统方 面 的研 究也 取得 了进 Ｊ Ａ） ． 雷
雷达信号处理技术在太赫兹成像中的应用
雷达 信 号处 理 技 术在 太 赫 兹成 像 中的应 用
江 舸 ， 杨 陈 ， 周晓青 ， 陶荣辉 ， 成彬彬 。 ， 蔡英武 ， 张 健 。
（ １ ．中 国工 程 物 理 研 究 院 电 子 工 程 研 究 所 ，四川 绵 阳 ６ ２ １ ９ ０ ０ ； ２ ．中 国工 程 物 理 研 究 院 太 赫 兹研 究 中 心 ，四川 绵 阳 ６ ２ １ ９ ０ ０ ）
描 方式 进行 成像 ； 基 于量 子级 联激 光 器 的 ２ ． ５ ＴＨｚ 反射式 成像 系 统［ １ 胡； ２ ２ ０ ＧＨｚ的逆合成 孔 径雷达 （ Ｉ Ｓ ＡＲ ） 成 像雷 达 系统 ＿ 】 ； 载频 １ ４ ０ ＧＨｚ 、 带宽 ５ ＧＨｚ的 ＴＨｚ 成像雷达［ １ ， 系统 分 辨力 达 ３ ｃ ｍ。太赫 兹 雷 达 系 统方 案
现 状。
关 键 词 ： 太 赫兹 成像 ； 雷 达 成 像 ； 雷 达 信 号 处 理 ； 目标 散 射 特 征
中 图 分 类 号 ： ＴＮ９ ５ ； Ｏ４ ３ 文献 标 志 码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ７ ８ ８ ／ ＨＰ Ｌ Ｐ Ｂ ２ Ｏ １ ３ ２ ５ ０ ６ ． １ ５ ５ ５
太 赫兹通 常 指频 率在 ０ ． １ ～１ Ｏ ＴＨｚ 范 围内 的 电磁 波 ， 和其 他 辐 射 源 （ 如可见光、 Ｘ射 线 、 红外、 激光、 超声
波等 ） 一样 ， 可 以作为 成像 系统 的辐 射 源 。太 赫 兹波具 有 类似微 波 的穿 透能 力 ， 同时 又具有 类 似光波 的方 向性 ， 在某 些 特定 环境 下太 赫兹 成像 有其 不 可替代 的优 势 。 自从 Ｈｕ等人 ［ １ 在 １ ９ ９ ５年 首 次建 立 起 第 一套 太 赫 兹成 像 装 置 以来 ， 国际 上多 个科 研小 组相 续 开展 了太 赫兹成 像 方面 的研 究 ， 出现 了多种 成像 技术 ， 例如： 太 赫兹 飞行 时 间成像 ］ 、 太 赫 兹近场 扫 描成像 ［ ３ ］ 、 太赫 兹 暗场成 像 ＿ ４ ］ 、 太 赫 兹计 算 机层 析 成 像 （ ＴＨｚ Ｃ Ｔ） ］ 、 太赫 兹 衍射 层 析成像 （ Ｔ Ｈｚ Ｄ Ｔ） ＿ ６ Ｊ 、 太赫 兹 ３维全 息成 像 口 ］ 、 太 赫 兹合 成 孔 径 成像 ＿ ８ ］ 、 基 于基 尔 霍 夫 迁移 的太 赫 兹 反射 式 成 像［ ９ ］ 、 单 脉 冲太 赫兹 成像 ＿ 】 等 。 国内外 已开 发 出多个 太赫 兹成 像 系统 ， 但成 像 处 理方 式各 不 相 同 。例 如 ： 太 赫 兹 合成 孔 径成像 的成像 方式 源 自微 波合成 孑 Ｌ 径 成像 ， 太 赫兹 反射 式层 析成 像 源 自 Ｃ Ｔ成像 ， 太 赫 兹准 光 高斯 波 束 三维 成像 ［ １ 源 自地 震 波成像 等 。针对 太 赫兹 波波 长特 点 的成像 机理 及算 法 研究 的报道 目前还 不 多见 ， 该 领 域 的研 究 尚处 于起 步 阶段 ， 可 以说 在成 像机 理研 究 方 面形 成 了“ 太 赫 兹 空 白” 。近 年来 随 着 具有 频 率 、 相位、 幅 度 线性 可调 的太 赫兹 信号 源 和太赫 兹 超外 差相 干接 收机 的出现 ， 采用 雷达 信号 处理 进行太 赫 兹成像 成 为可能 。 太 赫兹 雷达 成像 系统 有 ： ６ ７ ５ ＧＨｚ 的太 赫兹 雷达 系统 口 引， 系 统 采用 线 性 调 频信 号 带 宽 达 ３ ０ ＧＨｚ ， 采用 逐 点 扫
勇当航天探路者，吹响创新集结号
勇当航天探路者，吹响创新集结号作者：吕腾波来源：《科学中国人·下旬刊》2022年第08期题记：2000多年前，我国第一位浪漫主义诗人屈原写下长诗《天问》，开篇就问天地、日月、星辰的来源。
此后斗转星移，人们对于宇宙苍穹的好奇心从未停止。
1970年，我国第一颗人造卫星“东方红一号”成功发射，正式开启了国人探索外太空的漫漫征程。
半个多世纪以来，“两弹一星”工程、载人航天工程、探月工程、北斗工程、火星探测工程……中国航天事业从无到有、由弱到强，一代代中国航天人将梦想化作现实。
他们一步一个脚印，一棒接着一棒，埋头苦干，奋力拼搏，不断刷新着中国高度，创造着中国奇迹，空间微波技术国家级重点实验室常务副主任李小军及其团队就是其中的一分子。
领跑有效载荷新技术1957年10月4日，苏联发射了世界上第一个航天器“人造地球卫星1号”。
航天器的出现，使人类的活动范围从地球大气层扩大到广阔无垠的宇宙空间，引起了人类认识自然和改造自然能力的飞跃，对社会经济和社会生活产生了重大影响。
李小军告诉记者，有效载荷是航天器的重要组成部分，承载了航天器的主要任务和功能。
2004年，博士毕业的李小军入职中国航天科技集团有限公司第五研究院西安分院（原西安航天504所，以下简称“西安分院”），自此与航天器有效载荷结下不解之缘。
这家1965年正式建所的科研机构，是我国空间飞行器有效载荷和卫星应用电子系统与设备研制、生产的核心单位，也是国内最强、具有国际竞争力的空间飞行器有效载荷研制和产业化基地之一。
作为中国航天科技的中坚力量，西安分院代表着我国通信卫星技术发展的国家水平，是我国卫星导航系统建设的主力军和卫星遥感技术领域的领跑者，也是我国地面、海上、天基测控技术领域和星间链路技术领域的开拓者和星载天线、空间数据传输系统、空间微波产品研制的核心力量。
50多年来，西安分院先后参与了自“东方红一号”卫星开始的我国历次航天重大活动，成功参与发射了300多颗（艘）星船，为我国“两弹一星”工程、载人航天工程、探月工程、北斗卫星导航工程、火星探测工程等国家重大航天工程研制了重要关键产品，为我国航天事业、国防建设和国民经济建设作出了重大贡献。
太赫兹通信关键技术及应用场景分析
太赫兹通信关键技术及应用场景分析目录一、太赫兹通信概述 (1)1.1 太赫兹波段特性 (2)1.2 太赫兹通信技术发展历程 (3)二、太赫兹通信关键技术 (4)2.1 太赫兹波段调制技术 (5)2.2 太赫兹信号处理技术 (7)2.3 太赫兹通信系统设计 (8)三、太赫兹通信应用场景分析 (10)3.1 集成电路与微组件测试 (11)3.2 军事通信与导航 (13)3.3 医疗健康与生物成像 (14)3.4 物联网与智能城市 (16)3.5 无人机通信与遥感 (17)四、太赫兹通信发展趋势与挑战 (19)4.1 技术发展趋势 (20)4.2 应用场景拓展 (21)4.3 面临的挑战与研究方向 (22)一、太赫兹通信概述太赫兹通信作为一种新兴的通信技术，以其独特的优势和广泛的应用前景，引起了全球科研人员和工程师的广泛关注。
太赫兹波段位于微波与光波之间，频率范围约为THz至数十THz，拥有极宽的带宽和较高的信息传输速率潜力。
由于其特殊的频段位置，太赫兹通信融合了微波通信和光波通信的特点，既具备无线传输的便捷性，又具备光通信的高速率优势。
太赫兹通信被认为是一种潜力巨大的新型通信技术。
太赫兹通信的关键技术包括信号产生、信号检测、传输和调制解调等多个方面。
通过对这些技术的研究和改进，可以不断提升太赫兹通信的性能和应用能力。
特别是在数据吞吐量大、延迟要求苛刻的高动态通信环境中，太赫兹通信表现出了其独特的优势和应用前景。
太赫兹频谱由于其丰富的频谱资源，使得其在高速数据传输、无线通信网络等领域具有巨大的应用潜力。
随着技术的不断进步和成熟，太赫兹通信将在未来通信领域发挥越来越重要的作用。
全球范围内对太赫兹通信的研究已经进入到一个快速发展的阶段。
各种新的技术和理论正在不断发展和完善，同时随着生产工艺和材料科学的进步，太赫兹设备的生产也得到了快速的发展。
由于太赫兹波特殊的物理性质和应用潜力，太赫兹通信在未来有可能在卫星通信、安全监控、医学成像等领域得到广泛的应用和推广。
太赫兹雷达及其散射特性
雷达目标特性与识别课程报告之太赫兹雷达及其散射特性介绍一、引言太赫兹技术是目前信息科学技术研究的前沿与热点领域之一，受到世界各国研究机构的高度关注，并且开展了许多基础与应用方面的研究工作，这一新型技术的科学价值预示着它具有蓬勃的生命力和美好发展前景。
美国2004年将太赫兹技术列为“改变未来世界的十大技术”，2006年将其列为国防重点科学，包括美国国家基金会(NSF)、国家航天局(NASA)、DARPA、能源部(DOE)等机构的项目支持，美国国家航天局喷气推进实验室(NASA JPL)，橡树国家实验室（ORNL）等研究机构和Intel，IBM等企业公司的共同参与。
日本2005年将太赫兹技术列为“国家支柱技术十大重点战略目标”之首。
欧盟设专项资金资助太赫兹技术的研究，英国以卢瑟福国家实验室（RAL）为代表的太赫兹技术研究机构，德国，荷兰，以色列等，都在大力支持太赫兹技术的基础和应用研究。
在这场太赫兹技术研究热潮中，各国都希望在太赫兹技术的研究和应用中取得一席之地。
二、太赫兹频谱介绍太赫兹(THz)波是指电磁频率在0.1 THz~10 THz(波长在3 mm~30 μm)之间的电磁波,图1所示，波段介于微波与远红外光之间，兼有微波毫米波与红外光两个频段的特性。
该频段是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区，这是最后一个人类尚未完全认知和利用的频段，由此，也被称为电磁波谱的“太赫兹空隙(THz gap)”。
图1 THz波在电磁波谱中的位置图太赫兹波相比毫米波、红外线，在传播、散射、反射、吸收、穿透等方面有着显著的优点：太赫兹波的波长短，空间分辨率很高；太赫兹波具有很好的穿透沙尘烟雾的能力，对非金属材料具有良好的穿透性；太赫兹波光子能量小，没有类似X射线的电离效应，不会对物质产生破坏作用。
太赫兹波的主要是通过THz源的辐射产生。
THz辐射的主要特点[1]：(1)量子能量和黑体温度很低，如表1；(2)许多生物大分子的振动和旋转频率都处于THz波段，所以利用THz波可以获得丰富的生物及其材料信息；(3)THz辐射能以很小的衰减穿透如陶瓷、脂肪、碳板、布料、塑料等物质；(4)THz的时域频谱信噪比很高，使THz非常适用于成像应用；(5)瞬时带宽很宽(0.1~10THz)，可利用于高速通信，如图2；表1 THz波的量子能量和黑体温度图2 THz脉冲对应的频谱图根据THz辐射产生的机理，可以将其辐射源分为两大类：一类是利用电子学的方法，另一类是利用光学的方法产生THz波辐射。
走近太赫兹：6G潜在关键技术
21上海信息化走近太赫兹：6G 潜在关键技术导而在空间传播的电磁波。
太赫兹波则是指频率在0.1THz—10THz范围的电磁波, 即高于100 GHz、波长在3 mm—30μm范围。
电磁波包含很多种类，按照频率从低到高的顺序可排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。
太赫兹波位于无线电毫米波与红外线之间的频谱区间，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区，在光学领域被称为远红外，在电子学领域则被称为亚毫米波、超微波。
太赫兹发展之由从需求角度来说，第一代移动通信技术到第四代移动通信技术是围绕人的通信发展，业务从单一的语音发展到集合语音、短信、数据多业务。
5G信，是从人联到万物互联的过渡。
2021年6月6日，我国IMT-2030（6G）推进组发布《6G总体愿景与潜在关键技术》白皮书，提到未来6G业务将呈现沉浸化、智慧化、全域化等新发展趋势，形成沉浸式云XR、全息通信、感官互联、智慧交互、通信感知、普惠智能、数字孪生、全域覆盖八大业务应用，带来更加丰富多彩的社会生活场景。
通信基础理论是香农公式C=B log 2（1+S/N），式中：C是最大信息传送速率，B是信道带宽（Hz），S是信道内所传信号的平均功率（W），N是信道内部的高斯噪声功率（W）。
通信系统要增加容量，要么增加信道带宽，要么增加信噪比，前者需要更宽的频谱资源，后者需要更好的信道环境。
从频谱资源来看，我国移动通信基站部署的单文 杨雪瑾自上世纪八十年代起，移动通信行业几乎每十年实现一轮技术迭代。
近年来，随着5G 商用网络成熟，6G 研究提上日程。
工信部发布的《“十四五”信息通信行业发展规划》将开展6G 基础理论及关键技术研发列为移动通信核心技术演进和产业推进工程，其中“太赫兹感知与通信”被业界视为6G 潜在关键技术之一。
Copyright ©博看网. All Rights Reserved.22上海信息化的中低频段资源已经非常紧张，为了满足太比特每秒（Tbps）量级的极高数据传输速率需要，必须提供大量连续的频谱资源。
半导体所低温 LT-GaAs 材料成功应用于制备太赫兹天线
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半导体所低温 LT-GaAs 材料成功应用于制备太赫兹天线
作者：
来源：《今日电子》2013年第02期
太赫兹（THz）波通常是指频率在0.1～10THz（波长介于微波与红外波之间的0.03～3mm 范围）的电磁波。
太赫兹成像和波谱技术将是太赫兹应用的主要技术。
太赫兹具有高频和超短脉冲（皮秒量级）特性，使之具有很高的空间分辨率和时间分辨率。
太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以比X射线技术更具优势。
此外，许多生物大分子的振动和转动共振
频率也处在太赫兹波段。
因此，开发太赫兹波技术将对宽带通信、雷达探测、电子对抗、电磁武器、天文学、无标记基因检查、细胞成像、无损检测、生化物检查、粮食选种，菌种优选等多领域的技术发展带来深远影响。
近年来，中科院半导体研究所超晶格实验室的新型半导体光电材料和量子器件课题组开展了时域光谱太赫兹收发器件和材料研究，主要是半导体超短脉冲激光器和超短载流子寿命低温GaAs收发天线器件。
经过多年来的长期积累，该课题组开发成功超短寿命载流子、高阻（大于1E8 ohm.cm）低温LT-GaAs材料。
在此基础上，与中国工程物理研究院电子工程所合作研制出太赫兹LT-GaAs宽带THz光导天线：采用频率75kHz、脉宽100fs激光器进行激励，得到谱宽0.1～2.7THz的THz波。
基于LT-GaAs的太赫兹天线与普通半绝缘SI-GaAs材料相比，在同样激励条件下太赫兹频谱带
宽增加近两倍。
外延LT-GaAs具有的超短载流子寿命特性使之成为适于制作THz光导天线理想材料体系。
更多信息请参考http：///。
——Mary。
太赫兹科学技术的新发展
太赫兹科学技术的新发展一、本文概述随着科技的飞速发展，太赫兹科学技术已成为一个备受瞩目的新兴领域。
太赫兹波，位于微波与红外线之间，具有独特的物理和化学性质，使得其在众多领域，如通信、生物医学、安全检查等，展现出广阔的应用前景。
本文旨在全面概述太赫兹科学技术的最新发展，探讨其基础原理、技术挑战和应用前景，以期为推动该领域的发展提供参考和启示。
我们将简要介绍太赫兹波的基本概念和特性，阐述其在不同领域的应用价值和潜力。
随后，我们将重点回顾近年来太赫兹科学技术在基础理论、关键技术和实际应用方面所取得的重大突破和进展。
在此基础上，我们将讨论当前太赫兹科学技术所面临的挑战和问题，并探讨可能的解决方案和发展方向。
我们将展望太赫兹科学技术的未来发展趋势，预测其在不同领域的应用前景，并探讨如何进一步推动该领域的发展。
通过本文的阐述，我们希望能够为读者提供一个全面、深入的太赫兹科学技术发展新视角，促进该领域的学术交流和技术创新，推动太赫兹科学技术在各个领域的应用和发展。
二、太赫兹波产生与检测技术的发展随着科学技术的飞速发展，太赫兹波（Terahertz, THz）产生与检测技术已成为当前研究的热点领域。
太赫兹波位于微波与红外线之间，具有独特的物理和化学性质，因此在通信、生物医学、安全检查等领域具有广泛的应用前景。
近年来，太赫兹波产生与检测技术的发展取得了显著的进步，为太赫兹科学技术的应用提供了有力支持。
在太赫兹波产生方面，研究者们不断探索新的方法和技术。
目前，已经发展出了多种产生太赫兹波的方法，如光电导天线、光整流、差频产生等。
其中，光电导天线是最常用的方法之一，它通过将超短激光脉冲照射在光电导材料上，产生瞬态电流并辐射出太赫兹波。
随着激光技术和光电导材料的发展，光电导天线产生的太赫兹波功率和频率范围得到了显著提高。
在太赫兹波检测方面，研究者们同样取得了重要进展。
目前，已经有多种太赫兹波检测技术被开发出来，如光电导采样、相干探测、热释电探测等。
第二届雷达与信号处理技术及应用大会会议通知
第22卷 第2期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1．22，No．2 2024年2月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Feb.，2024第二届雷达与信号处理技术及应用大会会议通知2024年4月19-21日，西安https:///meeting/radar2024.html当代雷达系统已经渗透到各个领域，从国防军事到日常生活，雷达的身影随处可见。
雷达的信号处理是雷达系统的核心，用于对接收到的回波进行检测和分析，为雷达系统的功能从早期的测距向更加多元的发展提供了关键支撑。
对于不同的目标和环境，雷达信号的处理方式也有所不同。
在军事需求和信息技术的双牵双驱下，雷达信号处理正在发生深刻变化，并与雷达系统互相作用，日益呈现出新的特点，以适应雷达更加多元和更加广泛的应用。
一、主办单位：中国光学工程学会二、承办单位(拟定)：中国光学工程学会、武汉大学、中电27所三、大会主席：杨小牛中国工程院院士大会共主席：曹秋生中国电子科技集团公司第二十七研究所龚威武汉大学大会执行主席(拟定)： 杨小鹏北京理工大学毛飞跃武汉大学房亮中国电子科技集团公司第二十七研究所四、议题方向：1) SAR成像系统与信号处理技术 2) 高分辨ISAR成像系统与目标识别技术3) 新体制雷达技术 4) 毫米波雷达智能探测技术与民用应用5) 气象雷达及其信号处理技术 6) 雷达干涉测量及应用技术7) 微弱运动目标探测与智能感知技术 8) 雷达天线与测试技术9) 智能雷达技术 10) 雷达协同探测技术11) 一体化技术 12) 太赫兹雷达技术13) 激光雷达技术 14) 星载雷达探测技术五、投稿须知：✧投稿网站：https:///submission/radar2024.html ，中英文稿件兼收，组委会请专家进行审稿，通过审查的稿件被大会录用，并择优推荐到正式出版物发表。
光生太赫兹波振荡器的原理及实现
光生太赫兹波振荡器的原理及实现杨鹏毅【摘要】太赫兹波由于具有分辨率高、穿透力能力强等优点,正逐步成为军事和民用领域的研究热点.首先介绍了光电振荡器的基本原理,给出了光电振荡器输出信号的数学表达式.在此基础上,提出了光生太赫兹波振荡器的设计方案,该方案基于主动锁模光纤激光器、三光纤环和锁相稳频技术设计.分析了光生太赫兹波的设计难点,以及影响相位噪声和输出信号频率稳定性的因素,并给出了解决问题的具体措施.【期刊名称】《传感器世界》【年(卷),期】2017(023)004【总页数】5页(P38-42)【关键词】太赫兹;振荡器;相位噪声;锁相稳频【作者】杨鹏毅【作者单位】中国电子科技集团公司第八研究所,安徽合肥230041【正文语种】中文【中图分类】TN753.2一、引言太赫兹波(THz)是指频率在0.1THz～10THz范围的电磁波，其介于毫米波与红外之间，称为亚毫米波或者远红外光，处于从电子学向光子学的过渡区[1-2]。
太赫兹波不仅可以应用于军事领域也能应用于民用领域。
在军事领域的应用主要包括：单兵指挥通信和军用卫星通信、军用飞机导航、军事装备质量检查、军事反恐“穿墙术”(利用太赫兹的强穿透性，实现隔墙成像)、军事侦查、反隐形作战等。
在民用领域的应用主要包括：空间通信、地面高速通信与组网、新一代安检等。
目前国际上研究太赫兹的主要机构有：日本NTT公司、德国IAF研究所、美国Sandia实验室、美国JPL实验室等。
国外典型的太赫兹系统主要有日本NTT的0.12 THz和0.3 THz通信系统、德国IAF的0.22 THz 和0.24 THz 通信系统和美国Bell实验室的0.625 THz 通信系统。
国内从事太赫兹研究的机构有：中国工程物理研究院电子工程研究所、中科院微系统与信息技术研究所、电子科技大学、深圳大学、首都师范大学、北京理工大学、中国兵器工业209 所、中国电科38所。
其中代表性成果有中国工程物理研究院电子工程研究所的0.14THz高分辨率逆合成孔径雷达(ISAR)系统和0.34THz通信系统、中科院微系统与信息技术研究所的4.13THz通信系统、中国兵器工业209所研制的0.89THz激光器用于探测隐身目标等。
中国在量子领域的成就
中国在量子领域的成就
随着量子科学技术的快速发展，中国在这一领域取得了许多重大的成就。
中国的量子科学研究始于上世纪80年代，经过多年的努力，现在已经成为领先的全球实力之一。
中国在量子领域的成就主要表现在以下几个方面：
一、量子通信
量子通信是指利用量子力学原理进行信息传递的技术。
它具有无法窃听、无法破解的安全性，是未来信息通信的重要方向。
中国的量子通信技术在全球范围内处于领先地位，已经实现了千公里级别的量子密钥分发，并成功地实现了地球两端之间的量子通信。
二、量子计算
量子计算是指利用量子力学原理进行计算的技术。
它具有极高的计算速度和计算能力，可以用于解决一些传统计算机难以解决的问题。
中国在量子计算领域也取得了一定的成绩，已经实现了超过50个量
子比特的计算，成为全球第一。
三、量子测量
量子测量是指利用量子力学原理对量子系统进行测量的技术。
它可以对量子系统的状态进行准确定量的描述，是量子科学研究中非常重要的一个领域。
中国在量子测量领域的研究也非常活跃，在超导量子系统测量、光学量子系统测量等方面都取得了一定的成果。
四、量子模拟
量子模拟是指利用量子力学原理模拟量子系统的技术。
它可以用
于研究量子系统的性质和行为，是量子科学研究中非常重要的一个领域。
中国在量子模拟领域的研究也非常活跃，在超导量子系统模拟、光学量子系统模拟等方面都取得了较好的成果。
总之，中国在量子领域的成就不仅展示了中国科学家的勤奋和聪明才智，也推动了全球量子科学技术的发展。
未来，中国在量子领域的研究将会更加深入，取得更多的突破和成果。
中国在量子领域的成就
中国在量子领域的成就随着技术的飞速发展，量子领域正在成为新一轮科技革命的热点，而在这个领域，中国已经取得了一些重大的成就。
本文将从多个方面来探讨中国在量子领域的成就。
一、量子通信量子通信是量子领域最容易想到的应用，它利用量子纠缠的原理实现通信的加密，将数据安全传输。
2016年，中国在西安成功实现了卫星间的量子通信，这也成为了当时全球的瞩目焦点。
而后，中国在2017年实现了千公里范围内的量子通信，开创了世界先河。
这项成果的原理为，通过将量子密钥交换协议与自适应点对点协议互相结合，实现了量子通信网络的运作。
二、量子计算量子计算是量子领域最具挑战性和前景的一部分，它可以用于解决一些传统计算难以完成的问题。
中科院近年来相关部门提出了建设国家量子计算中心的构想，而且还取得一些研发方面的进展，尤其是通过超导量子比特的共振频率控制和量子纠错研究，成功制备出了世界上最大规模、节点数较多的可调试量子计算机芯片，为中国建设自主研发的量子计算机提供了基础支持。
三、量子雷达量子雷达利用物质波的特点，实现了在没有极限的情况下对距离、速度等参数的精确测量。
2018年，中国科学家在实验室内成功实现了量子雷达，并用这一技术在百米范围内探测到了目标，再次引起了全球的关注和瞩目。
四、量子传感量子传感为量子技术的另一应用领域，旨在利用量子纠缠的特性来实现精密测量，常常被应用于环境监测等领域。
中国科学家成功研发出了一种基于量子隧穿效应的温度传感器，能够实现温度的超精度测量，标准偏差仅为0.1K，且基本没有量子通讯协议的限制。
目前该技术已经申请了多项国际专利。
作为一个拥有强大科研实力的国家，中国在量子领域的成就正在日益增多。
未来，量子领域所带来的经济和社会效益也将越来越受到重视和关注。
太赫兹波在军民两用领域的应用研究
太赫兹波在军民两用领域的应用研究近几年来，太赫兹技术成为了研究热点，其所解决的问题在军民两用领域中受到了广泛关注。
太赫兹波是介于微波和红外光之间的一种电磁波，具有很多特殊的优点，被广泛应用于医学、通讯、安全、生物技术等领域，到目前为止，太赫兹技术已经成为了降低公众辐射剂量、提高识别和探测能力、改善医疗诊断和治疗效果、提高通讯信号质量和安全性等的重要手段。
本文主要探讨太赫兹波在军民两用领域的应用研究。
1. 太赫兹波在安检领域的应用研究太赫兹波具有极高的穿透力，可以穿透常规的金属材料和塑料材料，而且极低的辐射能量也大大降低了辐射风险和伤害程度。
太赫兹技术在安检领域的应用研究中获得了很大的成功，主要包括安检门、隐蔽武器、爆炸物等的非接触探测和检测。
太赫兹安检门检测能力强、工作时间短、辐射量低、隐蔽性强，可以帮助安检人员以非侵入方式对乘客或行人进行安全检查，提高了公共交通的安全性。
2. 太赫兹波在通信领域的应用研究太赫兹波在通信领域中的应用研究也呈现出了良好的应用前景。
由于太赫兹波的频谱宽带，并且能够穿透固体物体，因此能够在信号传输过程中更好地克服障碍物，提高通讯信号的可靠性和质量。
太赫兹技术可以实现超高速无线通信、短距离导航，因此能够在航空领域、汽车领域以及智能交通等领域中得到广泛应用。
3. 太赫兹波在医疗领域的应用研究太赫兹波的波长长、穿透力强、波长与氢键成键处的谐振频率相近等特点，成为了生物分子学研究的新工具。
太赫兹技术在医学领域的应用研究主要集中在肿瘤诊断、牙齿检查、皮肤病诊断和治疗等方面。
使用太赫兹技术能够进行非接触方式的肿瘤检测，提高了诊断准确率和治疗效果。
在牙齿检查方面，通过太赫兹技术可以实现对牙齿的三维成像，检查敏感的部位，提高了牙齿的治疗精度。
在皮肤病检查中，太赫兹技术可以检测皮肤变化的频率与波形，提高了皮肤病的诊治水平。
4. 太赫兹波在精密检测领域的应用研究太赫兹波的波长趋近于常见微波和光学波段的中间区域，刚好处在物质运动与结构状态的转换区，故太赫兹波对物质的测量具有独特的优势，能够识别和检测物质的微小变化。
《太赫兹科学与电子信息学报》征稿启事
第18卷 第3期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1．18，No．3 2020年6月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Jun．，2020 《太赫兹科学与电子信息学报》征稿启事《太赫兹科学与电子信息学报》为电子信息类综合性期刊，其前身为《信息与电子工程》，是由中国工程物理研究院主管，中国工程物理研究院电子工程研究所主办、四川省电子学会协办的国内外公开发行的学术期刊，2003年创刊，自2008年起连续被评为《中国科技核心期刊》，2018年入编《中文核心期刊要目总览》2017年版（即第8版）之“无线电电子学、电信技术”类核心期刊。
被《中国学术期刊(光盘版)综合评价数据库(CAJCED)》、《中国期刊(光盘版)全文数据库(CJFD)》、万方数据－数字化期刊群(网) 等重要数据库全文收录，同时被美国《剑桥科学文摘》(CSA)和《日本科学技术振兴机构(中国)数据库》(JST China)收录。
经新闻出版总署批准，于2013年1月起更名为《太赫兹科学与电子信息学报》，国内刊号CN51–1746/TN，国际刊号ISSN2095–4980，主管单位为中国工程物理研究院，主办单位为中国工程物理研究院电子工程研究所，协办单位为中国兵工学会太赫兹应用技术专业委员会、中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心以及四川省电子学会。
本刊为双月刊，面向全国各地从事电子信息技术与太赫兹科学研究的专家、学者和广大科技人员，为其搭建广泛交流新思想、新理论和新技术的桥梁。
1征稿内容征集太赫兹科学技术、探测制导、测控通信与电子对抗、电磁场与微波、信号与信息处理、计算机与控制、微电子、微系统与物理电子学等领域的学术技术论文、综述、研究快报、国内外相关重要事件报道等。
太赫兹科学技术包括太赫兹产生、放大、传输、检测等理论与技术，以及太赫兹在光谱学、通信、雷达、成像、材料检测、天文学、空间科学、生物医学等领域的应用技术等。
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中国工程物理研究院太赫兹通信和雷达技术取得重要突破
太赫兹高速通信和高分辨率成像雷达是太赫兹科学技术的重要研究方向，中国工程物理研究院太赫兹科学技术研究中心（简称中物院太赫兹研究中心）和中国工程物理研究院电子工程研究所（简称中物院五所）开展了太赫兹通信和雷达体制研究、核心器件与模块研究，完成了太赫兹通信和雷达样机系统研制和实验，取得了重要突破性成果。
中物院攻克了太赫兹电子学的关键技术，自主研制了基于肖特基二极管的倍频器、谐波混频器、MEMS 带通滤波器、收发天线等核心器件与单元模块，2010年成功研制了我国第一
个0.14THZ、16QAM、传输速率达到lOGbps的高速太赫兹通信系统，完成了国内第一次0.5km 的无线传输实验（软件解调）。
在此基础上，中物院进一步开展了太赫兹高速通信实时解调技术研究，攻克了2Gbps实时解调、均衡与译码技术，研制了2Gbps 16QAM实时解调样机，并对2010年的通信系统进行了改进，2011年完成了0.14THZ通信系统1.5km的2Gbps无线传输实时解调实验和10Gbps的软件解调实验。
在该系统中采用了新型的正交幅相调制（QAM）
＋次谐波混频＋多级放大”的太赫兹高速通信体制与技术路线，同国际上（日本、德国等）采用的ASK、OOK等体制相比，尽管其速率还未达到OOK体制的速率（目前国际上最高
25Gbps）,但其频谱利用率高，可以全电子实现，便于与电真空器件功率级联以实现远距离通信，并可采用数字信号处理技术进行信道均衡和补偿。
2011年底IEEE Trans, on Terahertz Sci.&Tech. 报道了德国采用类似体制的研究（其QAM 体制的传输速率只有几十Mbps）。
与此同时，中物院采用自主研制的太赫兹器件构建的国内首个0.14THZ高分辨率逆合成
孔径雷达（ISAR ）系统的成像实验亦获得重要成果。
实验中，利用该系统分别对远处转台上的多种目标体进行了辐射和回波数据录取，通过宽带ISAR快视信号处理机进行实时成像
处理，获得了清晰的高分辨率THZ-ISAR 像，实验表明：该THZ-ISAR 雷达实验系统信号带宽 >
5GHz、成像分辨率达到3cm x 3cm水平。
中物院太赫兹通信和雷达研究取得的技术突破，证明了采用的太赫兹通信和雷达技术路线的可行性，充分验证和展示了太赫兹通信系统的高速信息传输能力以及太赫兹雷达系统的高分辨成像能力，所掌握的关键技术将为研究太赫兹波传输特性以及推动我国太赫兹通信和雷达系统走向实用化奠定坚实的技术基础。
中物院太赫兹研究中心正在进一步围绕更高频段、更远距离、更高速率、更高分辨率的太赫兹通信和雷达技术深入开展研究工作。
图1 0.14THZ高速太赫兹通信系统与实验现
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-400 -200 0 200 400图2 0.14THZ高速太赫兹通信2Gbps/16QAM实时解调后的星座图
图3 0.14THZ高分辨率ISAR成像雷达系统及实验现场
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图3 0.14THz高分辨率ISAR雷达成像实验结果。