——重大科技項(xiàng)目，國家重大目標(biāo)

經(jīng)過近十幾年來的研究，國際科技界公認(rèn)，THz科學(xué)技術(shù)是一個(gè)非常重要的交叉前沿領(lǐng)域。由于THz的頻率很高（波長比微波小1000陪以上），所以其空間分辨率很高。又由于脈沖很短（飛秒），THz輻射具有很高的時(shí)間分辨率。THz成像技術(shù)及THz波譜技術(shù)就構(gòu)成了THz應(yīng)用的兩個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)。另一方面，THz的能量很小，不會(huì)對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用，所以與X射線相比，它又有很大的優(yōu)勢(shì)。

Yale大學(xué) C．A．Schmutenmaer教授在今年IRMMW—THz國際會(huì)議上做大會(huì)特邀報(bào)告，題目為“Learning Chemistry and Physics to Terahertz（利用THz重新學(xué)習(xí)化學(xué)和物理學(xué))”。可見，國際科技界對(duì)THz的重視。

國際科技界對(duì)THz輻射有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

l、THz輻射是一種新的、有很多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的輻射源。
2、THz技術(shù)為科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家安全等方面提供了一個(gè)非常誘人的機(jī)遇。

因此，積極開展THz科學(xué)技術(shù)的研究工作對(duì)我國具有重要的戰(zhàn)略意義。

A．科學(xué)研究的新的強(qiáng)有力的新方法

（1）THz成像和THz波譜學(xué)在物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等方面有著極其重要的應(yīng)用。

（2）THz波不僅可以成像而且可以作為一種特殊而有效的探針，對(duì)物質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行深入研究，提供關(guān)于物質(zhì)的化學(xué)及生物成分、波譜特性、THz標(biāo)記、量子互作用過程等重要信息。
例如：利用THz很高的時(shí)域分辨率研究CdSe光導(dǎo)量子過渡現(xiàn)象，研究Ti0₂納米晶格中載流子的輸運(yùn)過程，以及研究調(diào)控原子／分子的無輻射量子躍遷等方面均取得了重要的新成果。THz量子光學(xué)及量子計(jì)算機(jī)應(yīng)用及強(qiáng)磁場(chǎng)下半導(dǎo)體的THz輻射等方面都作出了很突出的成就。
利用強(qiáng)功率THz輻射可激發(fā)起物質(zhì)內(nèi)部原子及分子的非線性動(dòng)力學(xué)過程，從而利用大功率超短脈沖THz可以在分子水平上研究物質(zhì)的非線性特性。

（3）THz在等離子體檢測(cè)方面也有重要的優(yōu)勢(shì)。利用THz輻射可以探測(cè)出高溫、高密度等離子體中密度的空間分布。THz在天文學(xué)研究上的應(yīng)用顯得很突出，科學(xué)家們?cè)谀蠘O建立了一個(gè)移動(dòng)天文站，利用THz望遠(yuǎn)鏡觀察到很多重要的新星體，對(duì)于研究宇宙的起源和星體的形成有重要的意義(值得一提的是我國在2005年初，也在南極建立了一個(gè)研究站)。

因此，國際科技界認(rèn)為，THz輻射可能引發(fā)科學(xué)技術(shù)的革命性發(fā)展。

B．THz技術(shù)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起著重要的推動(dòng)作用

（1）THz在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用具有很大的吸引力。在皮膚癌的診斷和治療，DNA的探測(cè)，THz的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，THz斷層成像，THz生物化學(xué)應(yīng)用，藥物的分析和檢測(cè)等方面都顯示了其強(qiáng)大的功能和成效。
基于對(duì)蛋白質(zhì)及基因特性等的研究，可建立起THz生物分子診斷技術(shù)。
從而極大推動(dòng)分子生物學(xué)的發(fā)展，并在醫(yī)療及藥品的研制鑒定方面有很大的應(yīng)用前景。

（2）由于生物大分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率均在THz波段，而THz輻射技術(shù)又可提取DNA的重要信息，因此，THz在植物，特別是糧食選種，優(yōu)良菌種的選擇等方面可以起重要的作用。總之太赫茲科學(xué)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)、食品加工等行業(yè)有重要意義。
THz在生物醫(yī)學(xué)上有廣泛的應(yīng)用前景，下圖表示在THz對(duì)皮膚癌的診斷和應(yīng)用。

（3）THz輻射可以穿透煙霧，又可檢測(cè)出有毒或有害分子，所以在環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)方面可以發(fā)揮重要作用。據(jù)報(bào)道，THz環(huán)境監(jiān)控設(shè)備（利用CO₂激光作為泵源產(chǎn)生的2.5THz)已安裝在美國衛(wèi)星上。

C．THz在國家安全、反恐方面的應(yīng)用有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)

（1）利用THz可以穿透物質(zhì)的特性，英國首先研制了THz攝像機(jī)并且已在機(jī)場(chǎng)安全檢查方面進(jìn)行試用，效果很好。特別重要的是美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）和田納西大學(xué)合作，開展“穿墻計(jì)劃（Through wall Program）”，利用THz成像技術(shù)從外部獲得墻內(nèi)信息。顯然，這項(xiàng)穿墻技術(shù)在國家安全方面有很重要的價(jià)值。
此外，利用THz波譜可以快速、有效的檢查和識(shí)別毒品，美國已開展用THz譜技術(shù)檢查郵件等項(xiàng)目，包括THz化學(xué)和生物制品的檢測(cè)。

（2）THz在雷達(dá)和通信等方面的應(yīng)用也有很大的潛力。THz在太空通信方面的巨大優(yōu)勢(shì)是沒有疑問的。THz的大氣窗口也已研究過(圖6所示)。THz雷達(dá)在反隱身方面有特殊的功能。下面的報(bào)告中會(huì)談到大功率THz輻射源的問題，這方面的研究工作是為THz雷達(dá)等做準(zhǔn)備的。THz衛(wèi)星太空成像和通信技術(shù)可能是今后大國關(guān)注的重要領(lǐng)域。

（3）THz應(yīng)用于航天飛機(jī)可能故障的探測(cè)
哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)失事之后不久，根據(jù)航天飛機(jī)發(fā)射時(shí)拍攝的錄像資料，提出了對(duì)失事原因的分析。美國一個(gè)實(shí)驗(yàn)室已進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。所采用的THz脈沖中心頻率為lTHz，頻帶寬度為3THz。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，尤其是最近的對(duì)PAL～Ramp SOFI絕熱泡沫層的成功探測(cè)，充分證明THz脈沖的確可以對(duì)航天飛機(jī)進(jìn)行有效的無損探傷。我國太空發(fā)展計(jì)劃肯定會(huì)需要這樣的技術(shù)。