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太赫兹光波

离线im286

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0楼发表于: 2009-08-24 20:40:28

原物质
对于研发太赫兹硬件设备的物质材料，相关的实验同样方兴未艾。“太赫兹成像的最大问题是我们没有足够的硬件设备来探测与操控太赫兹辐射，”美国Los Alamos国家实验室（Los Alamos National Laboratory，Los Alamos,N.M.）的博士后副研究员陈厚同（音译）谈到，“这基本上就是一个材料的问题，因为许多材料对太赫兹辐射并不敏感，而目前并无太赫兹调制器与移相器，所以在全球范围内，仁者见仁，智者见智。例如：在发展太赫兹量子级联激光以激发太赫兹辐射等等。在太赫兹探测方面，光电和测辐射热仪方法同样面临挑战。我们的目标就是拥有许多有用的设备，从台灯到操控太赫兹辐射振幅、强度、相位和偏振控制的调节器和开关。”陈博士协同其前导师--Boston大学（Boston University Willie Padilla Richard）的Richard Averitt全力以赴、研究重点为采用原材料为基础的设计来调节太赫兹辐射的强度。
原材料实为人工合成材料，其特质源自其结构而非构成的材料，自然会产生自然物质所无法比拟的效果。“自然生成的物质几乎不能具有我们所需求的太赫兹敏感程度，但我们可以操控原材料来调节太赫兹频率。”陈博士继续说，“我们应用原材料回声共鸣来增强太赫兹光波和物质交互作用，通过积极应用电压和光子励磁来实现控制太赫兹反射的目的。目前，这些设计仍处于实验室阶段，但其支撑技术非常成功可靠。我觉得在不久的将来，可能就是最近几年，这将引领新的实践应用领域。”
对于太赫兹成像的光辉前景，Williams也表示赞同。当然面临的问题和挑战也来自科研中经济和工程方面的原因。Williams补充到：“我认为目前我们已经可以很好的掌握物理学，如何产生太赫兹以及如何去探测它。现在我们进入了工程或物理阶段，在许多领域的前沿地带会需要融合成百万的资金来进一步研发与开拓。这也是一个必然，在创造原型时价格总会很昂贵，但是之后就会便宜，更为广大领域所接受。”

T5000室外型太赫兹成像探测
远距离成像检查有以下优点：
· 可在被检查人不知不觉的情况下进行
· 若有隐藏威胁,为分析形势与采取措施争取更多时间
· 不中断人流
· 在一定范围距离内都可以成像，不要求被查对象站立在某固定点
2）完全被动成像安检技术：不显示人体生理细节，不侵犯个人隐私
3）检测隐藏物范围广泛：金属、塑料、胶体、爆炸物、各种合成物、毒品、货币及液体等。
4）同步显示数字闭路监控图像和隐藏物的太赫兹实时成像。
5）即插即用：工业标准以太网连接。
6）远程操作：计算机和操作员距探头距离不限，甚至是在另一国家。
7）简易安装：T5000可以安装在车载、三脚架及刚硬的安装平台，有无标准云台皆可。

凡光谱里有的，总该是有用的。对于太赫兹光波，情况就是这样。太赫兹光波介于微波与远红外波之间，波长为30到1000微米，也被称为“T波”，其应用前景十分看好，但目前也面临许多挑战。
T波能穿透许多非金属材质，比如布料、木材、塑料、陶瓷，还能穿透肌肤深达几厘米之处通过频率反射探究皮肤之下的奥秘。因为T波的非离子性，它并不像X光那样让人敬而远之。T波所呈图像可与反向散射X光成像水平相媲美。其众所周知的广泛采制传输/反射光谱完全可以用作识别诸如爆炸物或毒品的有利武器。
“有许多技术都可以透过布料进行成像，比如X光或毫米波等等，但是太赫兹却可以让你更加精确。当你看到什么可疑之物时，你可以直接在成像中去捕获那个特别的像素，并提取其太赫兹特征谱进行比照，然后你就可以非常精确的确定该物质的构成。”英国Teraview公司的总裁Don Arnone 博士深有体会。Teraview 公司曾是商用太赫兹技术供应商中的中流砥柱。Don Arnone 博士继续谈到，“例如，在钱夹中的一片聚乙烯和真皮的特征谱与Cemtex炸药或TNT炸药是完全不同的。所以当你想探测某个特殊物体时，你可以用它的太赫兹光谱与普通物体的进行对比，还有就是从光谱数据库中进行识别，这样，对于任何物体都可以进行鉴别。”这种技术的最佳实际用途是安全检查、半导体检测、两维或三维成像、食品检查、药品监控、医疗诊断如皮肤癌或牙科临床应用等等。
但是，据报道，局限是存在的。T波无法穿透金属，并且几乎完全可被水吸收。就算T波可以穿透雾气、云层和土壤，但其中的水分会使其成像有效范围大大减少，就如同在大气中成像一般。此外，在实际操作中还缺乏真正可以方便使用、快捷成像的硬件设施，使T波的实际应用大大受限。“目前，最大的应用领域就是医药业，”Williams对此发表评论，“所检测药品的内部化学形态分布理论上是一致的。假如你制造了一万颗这种药片，你只能从中选取一颗花几个小时对其进行仔细的检测，而期望着其他的药片和它应该是一样的。通过更高功率的源才能让每一颗药片都得到检测。如果我们能做可视帧频成像，当我们通过机场时，光线就可能从地毯下透视过来，这样我们就无须再脱鞋了。”
增强照明
就太赫兹照明和感应器研发以促进实时成像的种种研究工作已经开始。对于其他相关领域的问题，如通讯等等也逐渐开始面对。通常情况下，太赫兹辐射由红外激光器提供，产生很小的输出功率并需要费神费力的扫描程序。麻省理工大学教授胡青（音译）对此已先行一步。通过量子级联激光器，他在此频率范围能输出100mW至250mW的功率，如此便可以使成像在几米之内得以真正实现。姑且不谈瓦特数，美国弗吉尼亚州Newport News市托马斯杰弗逊国家加速器设备局（Thomas Jefferson National Accelerator Facility ，Newport News, Va.）、纽约Brookhaven国家实验室（ Brookhaven National Laboratory，Upton, N.Y.）、以及加州Lawrence Berkeley 国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory ，Berkeley, Calif.）等机构的研究人员已通过磁场发射出类似光速的电子光束以激发太赫兹辐射。“我们观察了一下所有的通过扫描技术所呈的图像，因为亮度通常都比较低，大约几百微瓦，所以从图像中可以看到一些非常具有潜力的东西，比如可以从人的身上或鞋子中发现匿藏的武器等等。但通常需要花10分钟到一个小时才能完成。” 杰弗逊实验室基础研发自由电子激光设备项目经理Gwyn Williams谈到“我们有可以达到100W的光源而我们通常都只用到10W，但是现在我们可以有比它强烈一万倍的光源。一直以来，我们都在尽力完成无需扫描的实时可视帧频成像。但问题是当我们用几瓦太赫兹照射目标体时，还没有可用在太赫兹实地成像的照相机。我们一直都在靠部件构建这 ..

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