一、啥叫太赫兹?

太赫兹，包括两个部分：太，是个数量单位，就是1.000.000.000.000.12个零，也就是我们买硬盘时常听说的T，1000G。赫兹，是国际单位制中频率的单位，指每秒的周期性变动重复次数，来源于一个德国科学家的名字。

海因里希·鲁道夫·赫兹

广义的电磁波应该是从电离辐射(如γ射线、x射线)到可见光段(包括两边的紫外和红外)到微波到长波。太赫兹(THz)就是指频率在0.1~10 THz范围内的电磁波，对应波长在毫米和微米之间，也就是介于红外和微波之间。红外线可以用来成热成像、遥控、理疗，很熟悉吧。微波更不用说了，热菜、雷达、遥感、通讯，也很熟吧。太赫兹就是介于这两个成熟的技术中间，早期研究光学的叫远红外，而研究电子学的则叫它超微波等。长久以来，科学家界对这个波段的研究和应用都有局限，因此，太赫兹波段就被叫做太赫兹间隙。

二、太赫兹有啥用?

根据电磁波的基础知识，波长越长，频率越低，单位传输能量越低，整体体现出波动性，容易绕过障碍物，衰减较小。而波长越短，频率越高，单位传输能量越高，整体会体现出粒子性，容易穿透障碍物。

既然太赫兹介于红外和微波之间，太赫兹的作用也就是介于红外和微波之间。首先太赫兹的频率比微波高，波长比微波短，因此太赫兹空间分辨率要比微波高;由于它的频率比红外低，脉冲很短，所以又比红外线具有很高的时间分辨率。可以说，太赫兹可以说是比上不足比下不足，但也可以理解为比下足比上也足。

另外，在大自然中许多生物大分子的振动和旋转频率都是在太赫兹频段, 从物理知识可以很容易理解，这会与太赫兹波段产生共振等物理现象(卿还记得微波炉里的肉吗?)，利用这种自然的巧合，可以为生物信息检测提供了一种高效的技术手段。

太赫兹频段对衣服、木材、纸张等介质材料有着良好的穿透能力，同时单位能量要比紫外、x射线等低很多，不会对探测体造成损坏，从而可以实现无损检测或人体安检，来发现人体组织里的病灶或衣物里面所携带的隐秘的物品(卿还记得医院里的CT机和车站机场里的安检X仪吗?)。

太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级(10的负12次方秒), 可以得到高信噪比的太赫兹时域谱，从而可以实现对各种材料进行光谱分析(卿是否听说过拉曼光谱仪?)。 太赫兹频段的带宽很宽, 从0.1-10 THz可为超高速通信提供丰富的频谱资源(卿是否想到了6G通讯?)。

所以说，太赫兹可以应用在通信、雷达、成像、检测等传统的红外和微波领域，同时更胜一筹，可以做高速通信、穿墙雷达、电子对抗、电磁武器、生物医学成像、无损检测、快速检测等更高层次的应用。应该说，太赫兹研究是在填补了一个间隙。

三、为啥太赫兹研究是个新领域呢?

前面说到，太赫兹波段在传统研究上是个间隙，研究光学的发现它比红外更外，研究微波的发现它比微波更微。既然是波，那就要涉及源、传输和检测，即便大家知道在红外和微波之间还存在的一个波段，但由于器件制备等技术因素，对太赫兹的研究，始终是个空白。

直到20世纪80 年代，随着信息技术和新材料制备技术的发展，宽带稳定脉冲太赫兹源才开始逐渐普及，从而使对太赫兹技术的研究开展兴起。2004 年，麻省理工评出了“改变未来世界的十大技术”，太赫兹技术是其中之一。2005 年，日本政府列出了“国家支柱十大重点战略技术”，太赫兹技术名列榜首。在2005年的香山会议中，我国科学家们开始研讨如何在中国发展太赫兹科学技术，这是中国太赫兹研究战略的启动的重要标志。

四、我国太赫兹技术发展的如何?

这是大家都很关心的问题，应该说，太赫兹技术是我国跟踪国际前沿比较早的技术，而且是有希望进行弯道超车赶超国外的技术。

当然了，和其它科学技术一样，最初太赫兹技术又被老外卡了一回脖子。无论是太赫兹信号源，还是太赫兹探测器、接收器、滤波器、隔离器，都要从国外进口。2014年5月，中国电科集团第38所一举打破了欧美等发达国家的技术垄断，成功推出中国首台太赫兹安检仪。2016年12月，依托中国电科38所成立博微太赫兹公司，专门研发太赫兹技术和推广应用。2018年4月22日，首款独立研发的国产太赫兹成像芯片正式发布，彻底打破国外垄断。果不其然，博微太赫兹公司被列入美国禁运名单。

目前，国产的太赫兹安检安防一体机已在上海地铁2号线、合肥地铁、中科大附属第一医院等场所正式使用。这种安检仪利用太赫兹检测技术，利用人体发出的太赫兹波，进行无源检测，从而避免了传统的X仪的辐射问题。乘客接受安检，只需正常步行通过一个安检通道，即可完成测温和违禁品检查工作，快速，无辐射，无接触，无干扰。

上海地铁太赫兹安检仪

另外，我国还在气象观测、6G通讯等领域，都开展了太赫兹的系列研究，并且已取得丰硕成果。可以预见，正如我国科学家所预测的那样，在太赫兹研究领域，我国是完全有希望实现弯道超车，实现技术领先的。