太赫兹辐射介于红外和微波之间,最常见的频率范围是 0.1 THz 至 10 THz [1]。由于缺乏有效的、在室温下工作的、紧凑的、成本高效的光源和探测器,太赫兹是整个电磁辐射谱中研究最少的范围之一,直到 20 世纪 80 年代才开始被探索。自过去几十年以来,太赫兹辐射谱引起了研究人员的注意。该辐射范围的具体特征包括非电离、非侵入性、在水中的高吸收率和弥散性(水是生物组织的主要成分)。除了国防应用 [2、3] 和危险物质检测 [4-6] 之外,太赫兹辐射对医学诊断也非常有用 [7]。亚毫米波长最重要的特性是尚未发现其对人体组织有任何负面影响 [8-11]。在医学应用中,这种类型的辐射可用于检测乳腺癌和皮肤癌 [ 12 - 16 ]、研究引入血液循环的标记物,甚至用于分析人眼的角膜 [ 17 , 18 ]。在开发可在大量患者身上测试的设备时,太赫兹辐射的无创性非常重要,它比基于电离辐射的传统方法更具成本效益,诊断也更安全。水分子会强烈衰减太赫兹辐射,因此所研究的生物样本必须很薄或放在由水组成的材料表面。透射配置是可能的,但是它需要准备类似于组织病理学的生物样本,这在活体患者中是不可接受的。因此,反射配置是必要的,我们的研究重点将放在皮肤组织上。这项工作的主要目的是将先进的衍射光学元件 (DOE) 应用于太赫兹发射器和检测器装置。对比健康和癌变皮肤的光学特性可以区分危及生命的病变。由于太赫兹扫描的分辨率有限(波长相对较长),医生的检查无法替代,但这种设备在预防护理中非常有用。我们的目标是设计和制造薄型 DOE,这将使太赫兹皮肤扫描仪更加紧凑和实用。我们提出了一种基于利用的新颖方法,该方法是该领域的新方法
在太赫兹 (THz) 频段工作的电磁纳米网络正在成为一种有前途的技术,用于支持各种纳米级应用。在这种尺度下,使用电池在许多情况下是不可行的,因此纳米节点预计只使用依赖能量收集的电容器来工作。这将导致能量存储容量受限且充电速率不可预测,进而导致纳米节点的非周期性间歇性开关行为。这种模式目前在很大程度上尚未被探索,因此很难断言可实现的网络可靠性。为了提供初步见解,我们研究了在接收纳米节点间歇性开关行为的情况下,单跳下行链路广播场景中纳米级 THz 通信的可靠性。我们这样做是因为我们相信可靠的通信与软件控制的超材料应用高度相关。我们的结果表明,需要智能选择能级来打开和关闭无电池纳米节点。此外,也许与直觉相反,我们证明数据包的重复会大大降低所考虑的纳米网络的可靠性。
电磁频谱的太赫兹频段最近在公众中主要与“裸扫描仪”的话题联系在一起,这种联系与其说是从技术创新的角度,不如说是从技术创新的角度空中交通中可能侵犯隐私安全的事件引起了轰动。这些与安全相关的应用主要位于太赫兹频段的下端,从 0.3 THz 到 10 THz(1 THz = 1,000,000,000,000 Hz),或者以波长表示,从 1 mm 到 30 µm,而且,只有太赫兹辐射商业用途不断增加的最引人注目的领域。人们对使用过去因不可用而与经常引用的术语“太赫兹间隙”[1]相关的频段越来越感兴趣,促使 PTB 审查该领域的计量状况,以批判性地审查并启动满足科学和工业未来要求的研究工作。重点是提高准确性和可靠性,并将太赫兹测量技术追溯到 SI 系统的单位——PTB 的核心业务。因此,PTB执行委员会2007年的规划规范指出:“超越现有的跨部门方法,例如玻尔兹曼项目和阿伏加德罗项目