高速成像技能是太赫兹（THz）技能运用领域的主要研究方向之一，它在材料剖析、高能物理过程剖析、生物医学成像、人体安检等方面具有主要的运用代价。然而低温匹配读出电路的缺少，使得快速相应光子型焦平面阵列探测器的设计十分困难，进而造成THz高速与实时成像技能的研究进展缓慢。
为办理这一难题，中国科学院上海微系统与信息技能研究所研究员曹俊诚领衔的研究团队采取分子束外延技能堆叠成长THz量子阱探测器（THzQWP）和发光二极管（LED）的方法，制备了可无像素成像的THz频率上转换成像芯片（THzQWP－LED，如图1）。该芯片的峰值探测频率为5．2 THz，等效噪声功率达5．2pW/Hz0．5，等效成像像素为240×240。目前已完成该芯片与THz量子级联激光器（THzQCL）联动成像实验，实现了对THzQCL光斑几十微米量级衍射条纹的实时成像（如图2），并在500 ns内完成了对THz QCL光斑的单帧高速成像（等同于两百万帧／s的成像速率）。干系研究成果揭橥在《科学报告》（Scientific Reports 6， 25383， 2016）上。
上述成像芯片的成功研制是THz高速成像技能的主要进展，对该频段内高速、高能物理过程、材料剖析以及生物医学成像等技能的发展具有主要意义。
那么，太赫兹成像到底是如何实现的？为此我们找了一篇文章简要先容一下该技能。同时在文章后面我们附上了一个太赫兹干系的PPT，来为大家更好的讲解。
文章正文：
弁言
THz波常日指的是波长在3mm~30um (100GHz~10THz) 区间的远红外电磁辐射, 其波段位于微波和红外之间。在20世纪80年代中期以前，由于缺少有效的产生和检测方法, 人们对付该波段电磁辐射性子的理解非常有限, 甚至该波段被称为电磁波谱中的THz空隙, 该波段也是电磁波谱中有待进行全面研究的末了一个频率窗口。 近十几年来, 超快激光技能的迅速发展, 为THz 脉冲的产生供应了稳定、可靠的引发光源, 使THz 辐射的机理研究、检测技能和运用技能得到发达发展。THz 技能之以是引起广泛的关注, 是由于太赫兹电磁波有其独特的特点, 它在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通讯、尤其是在卫星通讯和军用雷达等方面具有重大的科学代价和广阔的运用前景。本文紧张综述了太赫兹成像技能在生物医学、空间通信和雷达领域的最新发展概况。
1. 太赫兹波
1.1太赫兹波简介
太赫兹波是指频率为100GHz~10THz的电磁辐射(波长在3mm~30um)，从频率上看，THz所处的位置正好处于微波毫米波与红外线光学之间，从能量上看，在电子和光子之间。在电磁频谱上，太赫兹波段两侧的红外和微波技能已经非常成熟，但是处在无线电波和光波之间的太赫兹技能则形成了一个相对掉队的“空缺”。THz的长波方向，紧张依赖电子学(Electronics)科学技能，而THz的短波长方向则紧张是光子学(Photonics)科学技能，从而在电子学与光子学之间形成一个“THz-Gap”。这使得研究THz时不能完备用光学理论来处理，也不能完备用微波的理论来研究。研究该频段的辐射不仅将推动理论研究事情的重大发展,而且对固态电子学和电路技能也将起到重大促进浸染。这一分外波段的研究近年来取得了许多进展，成为一个引人瞩目的前沿领域。尤其是随着超快激光技能的迅速发展，为THz波的产生供应了稳定可靠的引发光源及有效的探测手段，在很大程度上促进了THz辐射的波源研究、检测技能和运用技能的发展。相对付目前被广泛运用的x射线检讨，太赫兹技能检测会是一种非常有效的补充方法。可以预见，太赫兹技能的开拓和运用将是21世纪重大的新兴科学技能领域之一。
1.2 太赫兹波特色
太赫兹技能之以是成为科学前沿关注的工具，是由于太赫兹处于电磁波段中的分外位置，与其它波段的电磁波比较具有许多独特的性能。
1.2.1与短波长的电磁波比较:
(1)THz波的范例脉宽在亚皮秒量级，可以进行亚皮秒、飞秒韶光分辨的瞬态光谱研究，通过取样丈量技能，能够防止背景辐射噪音的滋扰。目前太赫兹辐射强度能够得到的探测效果，远远优于傅立叶变换红外光谱的探测技能，并且太赫兹技能稳定性也很高。
(2) 太赫兹波源常日包含多少个周期的电磁振荡，频带覆盖范围很宽。单个脉冲的频带可以达到GHz到几十THz的范围，可以在大范围内剖析研究物质的光谱特性。
(3)太赫兹辐射的产生机制决定了THz波具有很高的韶光和空间相关性。而利用太赫兹时域光谱技能可以直接丈量出太赫兹电场的振幅和相位，更为方便地提取丈量样品的干系物理信息。
(4)太赫兹波段中恰好对应许多特定材料的能隙，他们的太赫兹光谱会存在明显的特色接管。比如许多有机大分子、违禁易爆品等对THz波呈现出强烈的接管和色散特性；利用THz波特有的光谱特色可做指纹识别。以是生物探测、危险爆炸物品检测将成为太赫兹技能主要发展前景之一。
(5)THz波的光子能量很低，约为x射线光子能量的1/10，更是远远低于各种化学健的键能,因此它对活体生物组织不会造成电离损伤。可以运用THz技能研究酶的特性、进行DNA鉴别等。其余由于水分子、氨分子等大多数极性分子对太赫兹波有非常强烈的接管，以是太赫兹波不能穿透人体的皮肤，因此纵然很强烈的太赫兹辐射，,它对人体的影响也仅仅勾留在皮肤表层，而不像微波那样直接穿透到人体的内部。这一点可以运用在对乘客身体以及生物样品的探测检讨，可做为X射线成像检测手段的有益补充。
(6)THz辐射对付很多非极性物质，如电介质材料及塑料、陶瓷、纸箱、布料、硅片、干木材等材料有很强的穿透能力，可用来对已经包装的物品进行质检或者用于今后的安全检讨。THz波的这些分外性使发展THz技能具有了主要的意义。
1.2.2与长波长的电磁波比较:
(1)与微波比较，THz波的频率则更高,相同条件下通信传输的容量可以更大，因此在作为通信载体时，单位韶光内THz波可以承载更多的信息量，同时由于太赫兹波的波长更短，履行同样的传输功能的情形下，可以把天线的尺寸做得更小，那么相应的系统构造及设备也可以做得更大略、更经济，从而节省本钱。
(2)由于THz波波长更短、波束更窄，它的方向性要远远好于微波，成像运用中则具有更高的空间分辨率，或者在保持同等空间分辨率时能够具有更长的景深。这一点可以用来探测更小的目标，在天文及军事领域可用于更精确地定位。
(3)与微波比较，THz波具有更好的保密性和抗滋扰能力。综上这些上风，THz在中短间隔、高容量、无线通信技能中具有很强运用潜力。
2. 太赫兹波运用
这些独特的性子授予了THz波广泛的运用前景，使它在在根本研究、天体物理学、等离子体物理与工程、材料科学与工程、生物医学工程、环境科学工程、光谱与成像技能，乃至当代通信技能等领域都展现出巨大的运用潜力。目前，国内外浩瀚科研机构相继开展了THz技能的研究，在工业领域，已有数百公司参与或帮助了太赫兹的研究事情,他们则是瞄准了太赫兹有“无损伤探测”的商业利用代价。国内外浩瀚机构在THz技能运用领域的研究己取得了许多有代价的成果。
2.1生物医学领域
由于生物体对THz波具有独特的相应，DNA、RNA、蛋白等主要生物大分子的旋转及振动能级多处于THz波段，因此可以对生物大分子的构造、性子进行剖析鉴定乃至精确操控和调节，不仅可以得到目标样品的轮廓信息，还可以对其身分进行剖析。此外，THz波对组织有一定的穿透能力，同时具有较高的韶光分辨率和灵敏度，信噪比高，频率极宽，能量只有X射线的百万分之一，不会引起生物组织的光离化，在生物医学成像方面非常安全，适用于生物医学成像。这些分外上风提示THz波的运用可能为生物医学研究带来革命性进展，因此，THz波一经产生就成为生物医学研究焦点。2004年，美国政府将THz科技评为“改变未来天下的十大技能”之一；日本于2005年1月8日更是将THz技能列为“国家支柱十大重点计策目标”之首，并将太赫兹生物医学运用列为紧张方向之一，举全国之力进行研发；欧洲、亚洲、澳大利亚等国家和地区政府、机构、企业、大学和研究机构纷纭投入到THz生物医学运用的研发热潮之中，向“太赫兹生物医学空隙”发起寻衅。
国际上已经开展的太赫兹技能在生物医学中的运用包括疾病诊断，蛋白状态识别，检测受体绑定，无标记DNA测序，生物组织对太赫兹波的接管及其差异机制，对生物样本和生物过程的辐射影响等。这些研究的实质均在于研究太赫兹波与生物介质的相互浸染并揭示其内在机制。一方面研究太赫兹波经由生物样品后波谱信息本身的特点，得到特色性物理参数(波谱指纹)，成为生物大分子、细胞乃至病理或生理组织的波谱学检测标记，对样本进行物质识别或反应过程解读，并可进一步利用波谱差异或强度差异结合一定的数学方法实现多种成像；另一方面研究太赫兹波经由生物样品后生物样品的变革，得到生物性子变革指标，以研究太赫兹生物效应及其安全性或开拓分外的运用办法。这两方面的研究，前者可归纳为“太赫兹生物表征研究”，后者可归纳为“太赫兹生物效应研究”。两类研究相同点在于其核心内容均为太赫兹波与生物介质的相互浸染，包括从生物分子到亚细胞构造、细胞、组织、器官、系统、个体等至少6个尺度的研究范围，均依赖于太赫兹技能本身的进步，均有待在不同检测环境(在体、离体、液相环境等)下得到发展；不同点在于检测剖析手段不同，得到的数据不同，研究的出发点和运用的发展方向不同。下面将对太赫兹波生物表征技能研究进展做简要综述。
太赫兹波生物表征技能紧张包括波谱检测和成像技能两大方面，而成像方法每每又依赖于成像工具的特色性太赫兹波谱信息，因此，被测物质的波谱特色成为太赫兹表征研究的重点。
生物分子检测方面，太赫兹波对糖、脂类、氨基酸乃至蛋白质的分子构像、状态以及水分子与蛋白质间相互浸染十分敏感。Kikuchi等首次利用变角THz-TDS(Time-Domain spectroscopy System)测定L-半胱氨酸和L-组氨酸的氨基酸单晶体；Plusquellic等利用THz-FTIR(Fourier Transform Interferometer)技能检测不同晶型的多肽，得到了明显不同的THz波谱，并且创造短链晶型的多肽在THz波段有明显的特色接管；中国北京大学JunhuiXue等利用0.2 THz~2.25 THz波段时域光谱仪检测了糖-金属复合物的太赫兹接管光谱； 中国西安光机所Zhuanping Zheng等宣布了L-丙氨酸在0.5 THz~4.0 THz之间的光谱接管特色。蛋白质太赫兹检测方面，2000年开始涌现了太赫兹TDS系统被运用到蛋白质检测的文献宣布。目前，对生物大分子的检测大多还仅限于物质识别阶段，虽有少量分子动力学方面的研究，如碱性磷酸酶活性和抗原抗体远间隔相互浸染的太赫兹检测等，但利用太赫兹技能进行微量乃至单个生物分子静态构造和动态反应过程的研究仍有很长的路要走。
在特定生物组织检测方面，国际上浩瀚研究机构对人体或模式动物在进行正常组织太赫兹特色研究的同时还进行了病变组织的诊断学研究。英国利兹大学Fitzgerald等对康健志愿者捐献的血液、横纹肌、皮肤、脂肪、静脉乃至神经组织进行了0.5THz~2.0 THz之间的太赫兹折光率和吸光系数检测，研究结果创造太赫兹检测对人体不同组织具有良好的辨识度，初步证明了临床在体检测或成像研究的可行性。比来较多的研究宣布了THz光谱与成像可在肿瘤切除后对乳腺癌、皮肤癌、结肠癌、肝癌、口腔疾病等的病理学性子进行快速剖断， 个中乳腺、皮肤、口腔等浅表器官的病理组织检测已经开始进行在体研究，美国TERAVIEW公司推出了在体反射式组织病理检测试验性样机。
此外，太赫兹波生物检测技能还用于药物剖析、药品质控、药代动力学乃至外科手术材料研究。中国河北大学的LiD等利用太赫兹波考试测验剖析了二氢吡啶类钙离子拮抗剂Azelnidipine的晶体构造；中国科学院YupingYang等与美国俄克拉荷马州立大学联合进行了中药复方金雀异黄素和鹰嘴芽菜素A的太赫兹光谱特色。
目前，全谱段太赫兹波的产生和检测仍需交替利用多种技能分段加以实现，在未来，有望利用某种单一技能(如等离子技能)实现全范围太赫兹波，太赫兹生物检测系统光源将会向更宽的覆盖范围和更强的功率方面发展。随着太赫兹波高分辨率、高灵敏度近场成像，溶液检测乃至在体成像方法的不断研发，太赫兹波在生物医学中的运器具有更大的空间和更好的前景。
2.2 国防军事通信
太赫兹技能在国防和军事通讯领域的运用业已受到各国的高度重视，并且已成为抢占军事技能制高点的主要计策。紧张运用于卫星间保密通信、新型反隐身雷达和无损探测等方面。
2.2.1空间通信
在外层空间中，太赫兹波是很好的宽带信息载体，它比微波能做到的信道数多得多，THz用于通信可以得到10GB/s的无线传输速率，这比当前的超宽带技能快几百至一千多倍，极高的带宽可以实现低损耗的传输。用很小的功率就能实现远间隔空间保密通信。同时，相对付目前的空间通信技能来说，太赫兹波在远间隔的空间通信中具有更好的方向性，并且天线系统可以做得趋于小型化和平面化，特殊适宜卫星间、星地间的保密通信。与光通信比较，它不会受到人眼安全功率限定，也不会碰着强度调制/直接检测(IM/DD)灵敏度不敷和相关通信设备繁芜的难题。事情在太赫兹频段的自由空间光学设备可以将无线波和可见光的优点结合起来，在中短间隔高容量无线通信中具有很好的运用潜力，是无线通信在500 MHz~5GHz 频段资源日趋稀缺后的热门频段。国际电信同盟已指定0.12THz 和0.22 THz 的频段分别用于下一代地面无线通信和卫星间通信；并在2012 年天下无线电通信大会(WRC-12)明确指出未来275 GHz~3000 GHz 之间频段资源可供应登记利用。
2.2.2太赫兹雷达
太赫兹技能运用于雷达中将为当代军事探测技能供应独特的上风。首先，太赫兹波比较微波波长更短，对目标散射特性刻画能力更强；太赫兹雷达的载频频率高，更随意马虎发射大带宽旗子暗记，从而具有极高的分辨率特性，可以实现更小尺寸目标的探测、更高分辨率的雷达成像、更精确的目标运动与物理参数反演。其次，太赫兹频段易于实现极窄的天线波束。在相同天线尺寸下太赫兹波的波束要比毫米波、微波的波束窄得多；太赫兹频段供应的极窄天线波束，可以得到更高的天线增益和角跟踪精度，同时，极高的角分辨率也大大提高了多目标识别和分辨的能力。第三，比较激光，太赫兹波穿透烟雾、浮尘、沙土的能力更强，且对空间高速运动目标的气动光学效应与热心况效应不敏感，因此太赫兹雷达可用于繁芜环境作战与空间高速运动目标探测；比较微波雷达，基于固态电子学器件的太赫兹雷达收发系统随意马虎小型化，适宜于星载与弹载平台。
2000 年，美国马萨诸塞州立大学亚毫米波技能实验室(STL)与美国陆军国家地面智能中央互助，研制了一套频率为1.56 THz 的小型雷达系统。该雷达系统紧张用于测试范例战术目标的缩比模型(按照电磁波的波长比例缩放)，包括T80 坦克、F16 飞机、BMP-2 步兵战车、米格-29 飞机等。图1 为F16 四十八分之一缩比模型和T80坦克缩比模型的成像结果。从缩比模型的测试结果得到了实际目标在W波段的雷达散射截面(RCS)，解释可以利用THz 雷达对毫米波/亚毫米波段的战术目标缩比模型进行探测，从而利用THz 雷达可以实现对实际目标的探测和成像。
图1 上图为T80 坦克缩比模型(对应W波段)以及THz雷达成像结果；
下图为F16 的缩比模型(对应Ka波段)及THz雷达成像结果。
2006 年美国喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory，JPL)研制成功了具有高分辨率测距能力的THz 雷达成像系统。当目标间隔为4m时，一维测距分辨率大约为2cm 。2008 年，在国际空间THz 技能研讨会上，该实验室又宣布了改进的三维成像探测系统，其成像分辨率小于0.6cm，4m间隔上的测距分辨率约为0.5cm。
2012 年，JPL 实验室K. B. Cooper 等人利用675 GHz 扫描成像雷达探测隐蔽在厚衣服下面的聚氯乙烯管。实验表明，对厚衣服下面危险品成像的质量取决于雷达旗子暗记的载波噪声而不是雷达吸收器的热背景噪声，这解释高能量旗子暗记源或者低噪声吸收机不会提高雷达穿透力。因此，往后的研究方向应着眼于通过改进后端电子架构来降落太赫兹相位噪声或者以捐躯分辨率为代价利用低频旗子暗记。
图2 上图为光学照片；下图为THz雷达三维重构图
(左图中，轴承滚珠放置在塑料容器中；右图中，该容器隐蔽在衣物里面)
2010年，美国马萨诸塞州立大学亚毫米波技能实验室(STL)进行了逆合成孔径雷达成像实验。该系统采取THz量子级联激光器(QCL)为发射器，THz QCL的事情频率为2.4THz，光学抽运分子激光器为本地振荡源，采取两个肖特基二极管混频器分别用作吸收器和参考旗子暗记通道，从而得到高分辨的缩比模型及隐匿物体的图像。
随着THz 源和探测器性能的不断提高，THz技能在军事领域的运用正逐步深入。目前，天下各国均在大力发展自己的THz技能。由于THz波自身的优点，比较传统雷达，THz 雷达分辨率高，适应环境能力以及反隐形和抗滋扰能力都很强目前的研究趋势是，从低频到高频，从一维到多维，从扫描到快速，终极开拓出成熟的THz雷达系统，这对国防和国家安全具有主要意义。
由于THz只有几毫电子伏特的光子能量，在安全的无损检测方面也有很好的运用前景，尤其是对一些塑料泡沫等绝缘材料内部的毛病和缝隙等进行无损检测和清晰成像，在航空、航天等主要构造材料的检测和评估方面具有主要的运用代价。目前用THz技能来对进行有效的无损探伤。已成为航天发命中主要的主要技能之一。如今，美国宇航局已采取张希成教授研制出来的“非损伤探测”成果，用来对航天飞机燃料舱的隔热材料等进行毛病检测。
此外，太赫兹还可用于大规模集成电路的质量检测、半导体工业领域等,如可拍摄到封装在IC芯片中的封装的金属引线的连接状况等。
2.3安检质量掌握
在安全检测和质量掌握运用中要考虑到两个主要成分:其一，THz辐射不能穿透金属，金属表面险些可以100% 的反射太赫兹辐射，因而THz波不能用于探测金属容器内的物体，但可以用于对隐蔽金属武器探测；其二，极性物质(液态水等)对太赫兹波有强烈的接管，当探测如树叶、生物组织等含有水分的物质时，可表征水分的含量和分布，因而可用于生物医学成像和光的检测等。况且被接管后THz对人体的影响也仅仅限于表皮而己，对人体毫发无损，可安全运用。
太赫兹辐射处于亚毫米波量级，由于自身的分外性子，利用太赫兹波而研制的大型安检设备可成为当前运用设备的有效补充，在有些方面可以取代旧有设备。比如由于太赫兹波的强穿透能力和低辐射性，随着技能的成熟，太赫兹成像就可以完备替代X射线透视、CT扫描等用于医学检测。
在材料无损监测、症结部门的安检和生化武器检讨等领域也越来越多的用到了太赫兹技能。由于太赫兹辐射对很多非极性物质，如塑料、纸箱等包装材料有很强的穿透能力，并且低辐射性，可以放心用来对己经包装的物品进行质检或者用于非打仗、无损伤地探测分外物质，如隐蔽的炸药、毒品、武器等安全检讨。
2005年N.Karpowicz等利用0.2THz耿氏（Gunn）振荡器作为连续波THz源、肖特基（Schottky）二极管作为探测器构建了THz透射和反射成像系统，并实现了公函包内隐蔽刀具的透射成像。在2006年的激光与电光学会议（CLEO 2006）上，美国Picometrix公司宣布了一种脉冲式THz成像仪QA-1000，由于采取了脉冲源，可以同时得到THz辐射与物体相互浸染的光谱信息，具有物质鉴别能力，当然该系统的光学繁芜度较大，扫描速率须要进一步提高。近年来，采取其它连续式THz光源的系统也相继涌现，如A. Dobroiu等人选择返波管（BWO），由于BWO的输出波束具有较高的质量和功率，图像的分辨率和信噪比相应提高。最近，量子级联激光器（QCL）和自由电子激光器（FEL）与焦平面阵列探测器联合实现实时成像的THz系统也被提出。但是，BWO和FEL这两种辐射源均比较笨重，QCL须要在低温环境下事情，这些成分将限定它们的运用范围。为了检测无特定形状的违禁品，必须依据该类物质自有的物理或化学特性，比如双能X射线成像技能根据有效原子序数和电子密度来鉴别是否存在可疑物质，但对付种类繁多的有机物，仅通过上述两个物理量仍无法实现准确鉴别，更有效的方法该当具有在分子水平识别物质的能力。由于THz光谱为分子的构象供应了唯一的标识信息（指纹谱），很多研究职员通过实验和理论仿照探索了根据THz光谱检测违禁品的可行性，证明了常见爆炸物和毒品在THz波段有特色接管。炸药及其干系材料的THz光谱特性从2003年开始已有陆续的宣布，最近Chen等运用THz时域谱剖析（THz-TDS）技能丈量了17种常见爆炸物在THz范围内的光谱特色，对付构建该类材料的光谱数据库具有主要的参考代价。在毒品检测方面， Davies在文献综述了可卡因、海洛因、吗啡和苯丙胺类毒品的THz光谱剖析，指出它们中的绝大多数都存在特色接管。此外，由于常规材料（如衣物、塑料、纸张等）对付THz辐射险些是透明的，而且光谱没有特色，纵然爆炸物和毒品被隐蔽起来，它们的光谱特色也同样会呈现出来。
在日常生产中，THz也可用于污染物检测、其他生物和化学物质的探测，被用于农药残留检测、食品加工过程和食品储藏保鲜时的监控等。随着THz光谱成像技能的广泛趋于实用，该技能将会在安检和质量掌握领域发挥巨大浸染。除此之外，太赫兹技能还可用于大气污染检测、射电天文研究、建筑材料检测、化学工程领域等。
3. 总结
THz成像技能是一个非常主要的交叉前沿领域，给技能创新、国民经济发展和国家安全等方面的运用供应了很好的选择。
在医学运用领域方面，太赫兹波本身所具有的非电离性和对人体较低的穿透性等优点，使得太赫兹技能在医学运用上实现了组织的快速、无损诊断，减少了等待组织病理学检讨的韶光。只管太赫兹技能在医学检测和诊断方面上的运用还处在发展阶段，但是太赫兹技能在临床运用方面已展现出广阔的发展前景。通过对太赫兹理论和组织差异机制的全面研究，新的太赫兹技能手段将在医学领域发挥巨大潜力。由于太赫兹技能的医疗东西已经不断发展进步，使得太赫兹技能在临床上的运器具有可行性。随着技能的不断进步，更精密、价格更合理的仪器设备将得到商品化和遍及运用，太赫兹技能提高医学检测和诊断水平，更好地为人类康健做事。
我国在太赫兹技能方面整体起步较晚，姚建铨院士即是2005年12月主持召开了我国第270次喷鼻香山会议，首次磋商了“太赫兹科学技能的新发展”，补充了我国在太赫兹领域的空缺，并操持到2015年我国在THz波谱技能等关键技能上取得重大成果。而详细到太赫兹生物医学运用领域的本色性研究事情仍百里挑一，特殊是在太赫兹生物效应研究方面，海内尚属空缺。从总体上说，我国太赫兹生物医学运用研究的规模和水平都十分有限，缺少统一合理的计策方案和有效、系统的重点项目支撑。可喜的是，随着海内物理学界和生物医学界对这一全新领域的认识水平和重视程度的不断提高，相信越来越多的太赫兹生物医学研究项目和成果即将呈现。
由于THz技能潜在的上风，其在军事领域有巨大的运用代价。THz波所处频段避开了传统隐身材料的接管频段，有利于隐身目标的探测，因此，THz频段必将成为雷达成像领域极具研究和开拓代价的新频率资源。而将THz成像系统与无人机系统相结合，也有望实现在沙场对敌暗藏武器系统和职员的探测与识别，并且对付无人机载THz成像系统已有初步的研究和论证。可以归纳太赫兹技能发展趋势如下:
(1) 越来越多的国家大力发展太赫兹技能，如美国、德国、日本、英国等，目前已经在全天下范围内形成了一个太赫兹技能研究高潮；
(2) 随着单元技能的成熟，太赫兹技能逐步从元器件研制走向系统集成，天下各国逐步开始针对不同的军民运用研究相应的太赫兹系统；
(3) 高分辨太赫兹雷达与成像、高速大容量太赫兹通信系统已经成为太赫兹技能空间运用的主要发展方向，得到各国的大力支持，在成像识别、星间高速大容量数据通信、太赫兹频谱监视等方面具有良好的发展前景。
在公共安全领域，由于THz成像可以有效地分辨爆炸物、生化制剂以及枪支刀具等危险物品，并且其光子能量低，不会对人体康健造成影响，因此可作为传统安检手段（如X光检测仪、拱形安全检测门和手持金属探测器等）有力的补充，用以对危险物体和目标的预警和识别。用于警方车载巡逻系统，可及时创造人群中携带危险武器者。THz成像技能为无损探伤供应了新的技能路子。相对付传统探测技能，其可以探测更为眇小的目标，定位更加精确，特殊是SAT技能更可对目标进行三维立体成像，因此可精确确定损伤位置。该技能是对传统无损探伤技能的有力补充。THz辐射用于安检研究尚处于实验室的阶段，将这一技能真正运用于实践紧张面临如下几方面的寻衅：
（1）现有实验装置采取的宽频带脉冲式THz辐射源的功率较低，这将限定THz辐射对待检物体的穿透性。例如，在我们的透射式THz-TDS实验中，爆炸物样品的厚度都很小（1-2mm），这正是考虑了穿透性的成分。为了避免无法穿透的情形，在实际运用中可以采纳反射办法丈量，但过厚的遮挡层也会对THz辐射造成较大的衰减，因此更为有效的办理路子是利用功率更高的辐射源。
（2）THz谱成像技能的检测速率还有待进一步提高。目前所采取逐点扫描成像办法，大大限定了成像速率。缩短成像韶光的办理办法有利用大面积电光晶体与CCD相机实现实时成像。
（3）周围环境的滋扰会对THz辐射带来影响，个中一个紧张成分是空气中水蒸气的接管。在实验室内手下降水蒸气含量的办法常日是对实验系统充以干燥的氮气，这在实际运用中是不现实的。由于分子迁徙改变能级的跃迁，水蒸气只对某些特定频率的THz辐射存在接管，以是一种办理方法是只利用通带内的旗子暗记，但有效旗子暗记的减少势必引起检测灵敏度的降落；对付光谱振荡征象，则可以采取相应的滤波算法做初步处理，但算法的性能还需提高。
（4）太赫兹发射与吸收系统还须要向集成化、小型化和低本钱的方向发展。
（5）对付可疑物品被金属遮挡的情形，THz成像则无能为力，这时须要联合其它的检测技能，如金属探测器或者毫米波成像。面对安检和反恐的急迫性，国际上干系领域正在积极地开展研究以办理这些问题，并不断取得新的进展。可以预见，随着技能的进一步完善，THz谱成像技能将成为安检领域技能发展与设备创新的新力量。实践证明，在安检领域没有一种技能方法是万能的，针对不同的检讨目的和运用处所该当选用不同的方法，或者联合利用几种方法。将THz技能与现有安检技能相结合是一种有效的办理方案，例如利用X射线与THz辐射联合检测，能够实现两者在检测速率和物质识别能力之间的上风互补。
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太赫兹波与太赫兹成像简介
作者：陈克坚
