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在电磁波谱里有一段神秘的波段，近些年逐渐被科学家揭开了神秘的面纱，这就是被称之为“改变未来世界的十大技术”之一的太赫兹波。太赫兹这一曾被“遗忘”的波段，集成了微波通信与光通信的优点，具有传输速率高、容量大、方向性强、安全性高及穿透性好等诸多特性，它不仅在军事通信应用上有着诱人的前景，在民用领域里，被认为未来将颠覆安检、通信、生物医学等诸多行业，成为各国竞相挖掘开发的热点。本文提出将太赫兹通信技术用于矿山通信的构想。 太赫兹(Terahertz)波，简称THz，1 THz=1012 Hz，是指频率范围在0.1-10 THz，相应的波长在3 mm-30μm，太赫兹波介于毫米波和红外光之间的电磁波谱区域。 电子学技术的太赫兹辐射源，包括返波管、耿氏振荡器以及固态倍频源等，这是毫米波技术向高频方向的扩展，这类太赫兹辐射源工作于1 THz以下，输出功率通常在数十微瓦到毫瓦量级。 光子学技术的太赫兹辐射源，包括量子级联激光器、自由电子激光器和气体激光器等，这是激光技术向低频方向的延伸，这类太赫兹辐射源输出功率较大，具有很好的应用潜力。基于太赫兹激光器的光频梳技术在高分辨成像和成谱应用方面的前景广阔。 激光技术的太赫兹辐射源，这类技术是1 THz附近向高频和低频方向同时发展的太赫兹辐射源技术，这类太赫兹辐射源具有脉宽窄、峰值功率高等优点，但是存在能量转换效率和平均输出功率低的问题。 探索实现室温、高输出功率、连续可调谐和小型化的辐射源将大大促进太赫兹技术的研究，也是当前太赫兹领域的重要发展目标。 太赫兹探测技术涉及到物理学、光电子学、材料科学和半导体技术等，是一门综合性很强的技术。太赫兹探测技术可以分为太赫兹热探测器和太赫兹光子型探测器两大类。 太赫兹热探测器的工作原理为:探测材料吸收太赫兹辐射，引起材料温度、电阻等参数的改变，再将其转换为电信号。 在太赫兹光子探测器中，电磁辐射被材料中的束缚电子或自由电子直接吸收，引起电子分布的变化，进而给出电信号输出。太赫兹光子探测器通常有高的损伤阈值和大的线性响应范围，探测灵敏度和响应速度间不存在相互制约，可以同时具备高探测灵敏度和快速响应能力。 太赫兹通信技术建立在传统无线通信的基础之上，由于太赫兹通信系统具有带宽大、传输速率高、保密性好等特点，随着现代社会对无线通信速率的要求不断提高，利用太赫兹波作为载波进行无线通信成为现代通信技术发展的必然。太赫兹通信的应用，包括短距离高速无线通信、空间通信和复杂军事环境条件下的保密通信等。 太赫兹通信技术可以实现更高速率的信息传输，抢占带宽资源，这不仅具有很高的经济价值，还具有非常高的战略意义。 太赫兹通信技术应用构想，太赫兹链路应用于基站间和设备间的数据传输。 太赫兹频段光子能量较低，不会对被测物体造成损坏，并且对某些非极性材料具有良好的穿透能力，因此利用太赫兹波的穿透性和安全性等优点进行成像技术开发，可对被测物体实现无损成像检测和安全检查。太赫兹成像分为被动式成像和主动式成像。 被动式成像是通过太赫兹探测器对被测物体自身的辐射能量进行探测, 利用不同物质辐射强度的差异来实现成像和辨别。被动式成像是一种相对安全的成像方式，但是，成像系统对接收机的灵敏度要求较高。 太赫兹主动式成像主要是通过太赫兹辐射源发射一定强度的太赫兹信号并照射到被测物体，利用太赫兹探测器接收被测物的反射波或者透射波，通过成像系统对探测器探测到的振幅和相位信息进行分析处理，获得被照射物体的图像。主动式成像系统可以对包括塑料、生物组织等非金属材料进行检测，并且可以有效地进行三维成像。 结 论 由于太赫兹波在电磁波谱中的特殊位置，使其具有重要的学术价值和应用前景。目前，国内外在太赫兹应用技术方面都取得了一些重要的研究成果，也正是因为太赫兹波的特殊位置，“从前”研究的毫米波的器件和红外器件，都可以“华丽”转身，为太赫兹技术的应用服务。可以预见，随着太赫兹技术的不断成熟，太赫兹通信技术领域，将产生出更多具有自主知识产权和核心技术的成果和产品，推动国民经济的发展和矿山通信技术的发展。
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