太赫茲光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)如圖1所示。材料為電阻率10kΩ。cm的硅，截面分為包層區(qū)和芯區(qū)，包層為均勻空氣按六邊形排列形成周期性結(jié)構(gòu)，芯層中心原空氣孔缺省而形成纖芯。Λ為空氣孔間距，d為空氣孔直徑，d/Λ為相對孔徑，N為包層空氣孔層數(shù)，n1為空氣的折射率，n2為硅的折射率。

　　（1） 高透射性：太赫茲對許多介電材料和非極性物質(zhì)具有良好的穿透性，可對不透明物 體進行透視成像，是 X 射線成像和超聲波成像技術(shù)的有效互補，可用于安檢或質(zhì)檢過程中的 無損檢測。

　�。�2）低能量性：太赫茲光子能量為 4.1meV（毫電子伏特），只是 X 射線光子能量的 108 分之一。太赫茲輻射不會導(dǎo)致光致電離而破壞被檢物質(zhì)，非常適用于針對人體或其他生物樣 品的活體檢查。進而能方便地提取樣品的折射率和吸收系數(shù)等信息。

　�。�3） 吸水性：水對太赫茲輻射有極強的吸收性，因為腫瘤組織中水分含量與正常組織明 顯不同，所以可通過分析組織中的水分含量來確定腫瘤的位置。

　�。�4） 瞬態(tài)性：太赫茲脈沖的典型脈寬在皮秒數(shù)量級， 可以方便地對各種材料包括液體、 氣體、半導(dǎo)體、高溫超導(dǎo)體、鐵磁體等進行時間分辨光譜的研究，而且通過取樣測量技術(shù)， 能夠有效地抑制背景輻射噪聲的干擾。

　�。�5）相干性：太赫茲的相干性源于其相干產(chǎn)生機制。太赫茲相干測量技術(shù)能夠直接測 量電場的振幅和相位，從而方便地提取樣品的折射率、吸收系數(shù)、消光系數(shù)、介電常數(shù)等光 學參數(shù)。

　�。�6）指紋光譜：太赫茲波段包含了豐富的物理和化學信息。大多數(shù)極性分子和生物大 分子的振動和轉(zhuǎn)能級躍遷都處在太赫茲波段，所以根據(jù)這些指紋譜，太赫茲光譜成像技術(shù)能 夠分辨物體的形貌，分析物體的物理化學性質(zhì)，為緝毒、 反恐、 排爆等提供相關(guān)的理論依據(jù)和 探測技術(shù)。

　�。�1）通過FTIR（Fourier Transform Infrared Spectrometer）使用熱輻射源產(chǎn)生，如汞燈和SiC棒；

　�。�2）是通過非線性光混頻產(chǎn)生；

　�。�3）是通過電子振蕩輻射產(chǎn)生，如反波管、耿式振蕩器及肖特基二極管產(chǎn)生；

　�。�4）是通過氣體激光器、半導(dǎo)體激光器、自由電子激光器等THz激光器直接產(chǎn)生。目前產(chǎn)生THz脈沖常用的方法有光導(dǎo)天線法、光整流法、THz參量振蕩器法、空氣等離子體法等，其中空氣等離子體能產(chǎn)生相對較高強度的THz波而備受關(guān)注，此外，還可以用半導(dǎo)體表面產(chǎn)生THz波。

　　太赫茲波現(xiàn)象其實早已為人們所發(fā)現(xiàn)，然而早期因缺乏有效的太赫茲波產(chǎn)生和探測技術(shù)，使得相關(guān)研究進展極其緩慢[2]。進入20世紀80年代后，激光技術(shù)的迅速發(fā)展為研究有效太赫茲波的產(chǎn)生和探測技術(shù)孕育了基礎(chǔ)。據(jù)文獻報道，1983年D.H.Anston[3]首次利用光學技術(shù)，通過超短激光脈沖激發(fā)光電導(dǎo)天線產(chǎn)生了相干脈沖寬帶THz輻射。鑒于D.H.Auston做出的巨大貢獻，光導(dǎo)天線后來常被稱為“Auston switeh”。緊接著，D.Grischkowsky和D.H.Auston等又開發(fā)出了基于超短激光脈沖激發(fā)光電導(dǎo)天線的THz時域光譜探測技術(shù)。這種基于基于超短激光脈沖激發(fā)光電導(dǎo)天線的太赫茲波產(chǎn)生和探測技術(shù)至今仍然是實驗設(shè)備應(yīng)用的主流。1990-1992年，X.C.zhang和D.H.Auston[4]等又提出了原理上完全不同的太赫茲波產(chǎn)生與探測方法一基于瞬態(tài)電光取樣及其逆過程的THz產(chǎn)生與探測技術(shù)。

　　至此，太赫茲波的產(chǎn)生與探測技術(shù)雖然還不成熟，但已經(jīng)能夠用于相關(guān)儀器的制造與生產(chǎn)，為科研人員研究太赫茲波與物質(zhì)相互作用提供了必備的實驗手段。太赫茲科學和技術(shù)有極大的應(yīng)用潛力，但目前還受太赫茲輻射源的限制，比如：產(chǎn)生的太赫茲輻射強度不高、帶寬不夠?qū)�、能量轉(zhuǎn)化效率低等因素，所以太赫茲領(lǐng)域的發(fā)展還需更大的努力。

　　太赫茲波科學技術(shù)作為一門前沿的新興交叉學科，滿足工控自動化的要求。對其他科學如物理、化學、天文學、生物醫(yī)學、材料科學、環(huán)境科學等均有重大的影響，相關(guān)應(yīng)用需求迫切，發(fā)展迅猛。在當今基礎(chǔ)研究、開發(fā)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展幾乎同步進行的相互融合、相互促進的科技快速發(fā)展時代，我們要有高度的緊迫感和責任感，努力推動我國乃至世界太赫茲波科學技術(shù)及其應(yīng)用更進一步的發(fā)展。

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