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2014年THZ研究成果

发布日期:2015-06-03

 弹指一挥间,光阴如过隙白驹。转眼又到年底,12月是收获的季节,是盘点的季节。我们即将拥抱2015年的阳光,却不妨再回首,凝视已然走过的2014,看看一年中,太赫兹科技一个个科研应用成果给2015、给未来留下了怎样的印记;看看一桩桩事件后面所蕴藏着的太赫兹科技未来的可能:量子级联太赫兹激光器实现全球最高功率输出、太赫兹波超速开关研制成功、中国电科发布我国首台太赫兹安检产品、上海技物所自主研制的太赫兹量子级联激光器实现激射、“中国电子学会太赫兹分会”正式成立、太赫兹科学技术战略发展学术研讨会成功召开……。而多年之后这些供我们回顾的“新成果、新事件”,都将以今年为起点,形成新的成果、新的应用、新的机遇。由此,2014年,我们也可以称之为“开启之年”。

1、最高信号质量的太赫兹发生器
    西班牙研究人员在马德里卡洛斯三世大学和鲁兹光波实验室研发可把信号质量提高到比目前市场上最好的设备好一百万倍的新型太赫兹发生器;它将使这一技术能够应用到生物医药、交通运输安全、工业和射电天文学等领域。预期市场推出这款发生器是在2015年第2个季度。

2、量子级联太赫兹激光器实现全球最高功率输出
    英国利兹大学研究小组利用量子级联太赫兹激光器实现1W全球最高功率输出。该纪录超出MIT的两倍。

3、美大学用石墨烯将天线缩小至1/100可用于太赫兹无线通信
    美国佐治亚理工学院的研究人员公布了一项研究成果:用石墨烯制作的天线非常适于利用频率在0.1THz到10THz之间的电磁波,即“太赫兹波”的无线通信。于是,制作用一般金属天线无法实现的约1m长太赫兹无线模块就有了实现的可能。

4、振荡频率1.42THz的共振隧穿二极管,打破太赫兹技术壁垒
    日本东京工业大学教授浅田雅洋的研究室开发出了可在室温下工作、振荡频率为1.42THz的共振隧穿二极管(RTD)元件。该元件的应用范围很广。比如,可用于传输速度为几百Gbit/秒的超高速无线通信以及信封内危险物品等的安全检查等。

5、太赫兹显微镜图像的化学反应
    日本冈山大学的研究人员通过一种发射式太赫兹激光显微镜(LTEM)成像处理技术,开发了太赫兹化学显微镜(TCM),通过化学反应产生的图像比传统的太赫兹成像能产生更高的空间分辨率。可在医学诊断和材料研究中进行应用。

6、超材料成就超薄太赫兹探测器
    奥地利维也纳技术大学研发出一种新型、超薄光探测器,这项研究首次结合了超材料和量子级联结构这两种完全不同的技术。奥地利维也纳技术大学的研究与发现具有十分重要的开拓性,它让太赫兹辐射的光探测器与小小芯片的整合成为可能。

7、太赫兹波超速开关研制成功
    德国弗里玆-哈博研究院的N. Kamaraju和Tobias Kampfrath及其国际合作伙伴开发出一种用于太赫兹辐射的快速超材料开关。可以动态方式对太赫兹波进行操控。

8、安科推出全新双通道便携式频域太赫兹光谱仪
    安科(EMCORE)公司推出了PB7220 -2000 - T / R新双通道便携式频域太赫兹光谱仪。该光谱仪能够同时进行样品的传输和反射特性相位相干测量。第二通道允许一个单一的系统从各个角度收集样品反射或散射的信息,并连续监测传输。这使该太赫兹平台增加了多功能性使它成为一个可以在国防和国土安全相关领域开展更广泛研究的更有价值的灵活工具。

9、中国电科发布我国首台太赫兹安检产品
    CETC(中国电子科技集团公司)第38研究所5月8日在京发布了我国首台太赫兹安检仪,该安检仪填补了我国安检产业的空白。打破了国外的技术垄断。

10、贵州省计量院加强太赫兹领域科研合作提高创新能力
    贵州省计量院确定了太赫兹时域光谱检测技术的研究方向,拟利用太赫兹时域光谱技术准确可靠、快速无损地检测出白酒中的塑化剂、茶叶中的农药残留、中草药中的农药残留与重金属含量,为贵州特色经济产业的质量安全问题提供有力的技术支撑。

11、太赫兹光谱, 应对无限挑战
    生物光学(Biophotonics)期刊对太赫兹光谱的应用与发展进行了较为全面的综述。

12、低耗复杂时域太赫兹成像将实现
    美国圣母大学太赫兹电路和系统研究小组的一个团队报告了实现CAI太赫兹成像的方法,这一方法可以实现时域视频性能,同时只需要较低的系统成本和复杂性。太赫兹成像技术的发展导致了一个新方法的产生,它主要用于研究内部高温等离子体电子密度和温度波动,包括电子回旋辐射成像和微波成像反射计。在这个应用中,几个毫秒的时间会发生很多我们感兴趣的事件,这就要求用高帧率来观察他们。

13、德国太赫兹信件安检设备即将投放市场
    据德国弗劳恩霍夫应用技术研究联合会消息,由弗劳恩霍夫物理测试技术研究所(IPM)与Hübner公司应用太赫兹成像技术联合研制的代号为“T-COGNITION”的太赫兹信件安检设备即将投放市场。

14、日研发太赫兹波检测仪 通过电磁波让毒品无处藏身
    日本名古屋大学的研究小组通过提高太赫兹波的强度,制造出一种灵敏度很高的检测仪。其样机约为50厘米见方,能够将装在邮件厚纸袋内的20种毒品和兴奋剂与普通药物、食品区分开。除违禁药物外,该检测仪还能探测出炸药,因而有望应用于反恐。

15、中国电科50所太赫兹探测项目获国家自然科学基金资助
    中国电子科技集团第五十研究所(以下简称50所)“新型离子注入形成吸收层的平面型GaAs基阻挡杂质带探测器及其制备研究”获国家自然科学基金资助。该项目由50所总体部承担,将为太赫兹探测器的研究提供有力支持。
    GaAs基阻挡杂质带探测器,是太赫兹技术研究的一个全新领域,在天基太赫兹探测领域具有极好的应用前景,国外对此研究也刚刚起步。50所积极开展相关研究,希望通过研究成果,有力支撑新一代关键太赫兹探测器在我国军民两用领域及天文科学研究中的发展。

16、贵州质监系统首家院士工作站挂牌成立  开展太赫兹技术质量安全应用研究
    2014年8月25日,贵州质监系统首家院士工作站在贵州省计量测试院挂牌成立,从事太赫兹技术在质量安全领域的应用研究。

17、上海技物所发现一种太赫兹波段室温新光电导现象
    中国科学院上海技术物理研究所黄志明研究员团队研究发现并提出一种太赫兹波段室温新光电导现象:当外部电磁波(光子)入射到器件上,将在半导体材料中诱导势阱,从而束缚来自于金属中的载流子,使得材料中载流子浓度发生改变。它将对半导体、超材料、等离子体和太赫兹低能光子探测产生深远影响。

18、上海理工大学—是德科技光电先进技术学院、太赫兹联合实验室启动仪式成功举行
    双方将在太赫兹测试技术领域进行学科与教学、人才培养、平台建设及研究等多方面合作。联合实验室的成立是太赫兹科学协同创新在开拓本领域产学研用合作研究方面的又一有益探索。

19、超薄石墨烯光检测器研发成功
    马里兰大学、澳大利亚莫纳什大学和美国海军研究实验室合作开发出了新型检测器,相较于现存的在太赫兹范围内的室内温度检测器,这款原型机可在室温下工作,检测速度快了不止100倍。

20、上海技物所自主研制的太赫兹量子级联激光器实现激射
    中国科学院上海技术物理研究所首次自主研制的太赫兹量子级联激光器成功实现激射。激光器经法国国家科学研究中心基础电子学研究所测试,激光频率为2.5THz,最高工作温度为73K,输出功率为5mW;器件性能与英国剑桥大学研制的同样采用“束缚态至连续态跃迁”有源区设计方案的激光器水平相当。这标志着上海技物所依靠自主能力在太赫兹量子级联激光器领域进入世界前列。

21、DARPA太赫兹固态放大器集成电路工作频率创纪录
    美国国防部先进研究项目局(DARPA)“太赫兹电子技术”项目研制的固态放大器集成电路工作频率创世界记录。该十阶共源放大器工作频率高达1012GHz,或每秒1万亿次,相比于2012年实现的850GHz,每秒快了1500亿次。该突破将催生出革命性的技术,例如高分辨率安全成像系统、增强型防撞雷达、多倍于目前系统容量的通信网络、更加敏感能够探测危险化学制品和爆炸物的频谱分析仪等等。

22、研究人员创建紧凑型室温太赫兹源
    美国西北大学量子器件中心研究人员创建了工作在室温下,高度可调谐的高功率THz源。它可以发出高达1.9毫瓦的功率并具有覆盖1到4.6THz的频率范围。通过设计一个多节分布反馈式取样光栅和分布式布拉格反射波导,能够让该装置的调谐范围在室温下从2.6至4.2THz。

23、太赫兹科学技术战略发展学术研讨会成功召开
    3月29至30日,为期两天的“太赫兹科学技术战略发展学术研讨会”在电子科技大学隆重召开。
    本次会议由“太赫兹科学协同创新中心”、“中国电子学会太赫兹分会”和“电子科技大学”共同主办。包括16位两院院士和教育部、科技部、中国科学院、省教育厅等相关领导在内的一百三十余名专家学者出席了本次会议。本次会议包含四个主题:太赫兹科学协同创新中心学术研讨会、中国电子学会太赫兹分会成立大会暨第一次学术研讨会、973太赫兹重大基础研究项目启动会暨学术研讨会和中科院-自然科学基金委联合支持的“太赫兹科学技术发展战略研究”启动暨学术研讨会。会议特设了5场特邀报告会,共有14份高水平特邀报告。
    此次研讨会总结了我国太赫兹科学技术的发展情况,展望了太赫兹科学技术的发展前景,明确了太赫兹科学技术今后的工作目标,对中国电子学会太赫兹分会相关工作、太赫兹科学协同创新中心相关工作、973项目启动后相关工作和国内太赫兹发展中长期规划进行了讨论,对太赫兹国际发展动态进行了战略分析,对太赫兹科学技术发展战略研究基地专家分组及战略研究著书进行了安排。

24、“中国电子学会太赫兹分会”正式成立
    2014年3月29日,“中国电子学会太赫兹分会成立大会暨第一次学术研讨会”在电子科技大学成功召开,分会依托单位为电子科技大学。太赫兹分会的成立将积极推动太赫兹科学技术的研究与应用,促进我国太赫兹产业的发展。

25、2014年5月,科技日报和中国教育报分别以“太赫兹研究的中国高度——电子科技大学太赫兹科学协同创新中心发展纪实”“科学创新围着人才转——探访电子科技大学太赫兹科学协同创新中心”为题,集中介绍了太赫兹科学协同创新中心的发展和系列机制体制的创新举措,展示了太赫兹科学研究及其优秀人才培养的中国力量。

    上述也仅是今年太赫兹领域众多成果中的一小部分。但从中我们每一天都能感受到太赫兹科学技术的发展变化,深切的体会到太赫兹领域——科研在融合,学科在交叉,体制在变革,机制在创新。正如习近平总书记2014年6月在中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会上的讲话中所指出:“实施创新驱动发展战略,最根本的是要增强自主创新能力,最紧迫的是要破除体制机制障碍,最大限度解放和激发科技作为第一生产力所蕴藏的巨大潜能”。而这也正是我们广大太赫兹科研工作者、太赫兹产业开发者所努力追求和实践的目标。

    2014年的太赫兹领域不乏充满变革拔节力量的事件和成果。这些事件和成果,让我们对未来心生向往,推动着我们前行的脚步。路还很远,为着我们心中的那个太赫兹强国梦,我们一直在坚持,从未曾放弃!让我们携手继续在太赫兹科技领域深耕细作,努力耕耘,共同推动太赫兹科学事业的新发展!心向往之,行必能至!

    新年将至,辞旧迎新,新的开端在等待着我们,是那样的阳光灿烂!在此,中国太赫兹研发网、《太赫兹科学与技术》国际在线杂志诚挚的祝福所有的朋友新年快乐,幸福安康!