Terahertz Waves는 고속 통신, 의료 이미징, 보안 및 재료 특성화를 포함한 광범위한 응용 분야에 고유 한 잠재력을 제공합니다. 그러나 Terahertz Technologies의 개발은 다음과 같은 중요한 과제에 직면 해 있습니다.
1. 세대 : 고전력, 코 히어 런트 Terahertz 파도를 생성하는 것은 중요한 과제입니다. 트랜지스터와 같은 기존의 전자 장치는 Terahertz 주파수에서 비효율적이고 신뢰할 수 없습니다. 양자 캐스케이드 레이저, 비선형 광학 및 광전도 스위치와 같은 새로운 접근법이 개발되었지만 이러한 방법은 종종 전력과 효율성이 제한되어 있습니다.
2. 탐지 : 약한 Terahertz 신호를 감지하는 것은 또 다른 과제입니다. 포토 다이오드와 같은 기존의 반도체 검출기는 Terahertz 주파수에서 감도가 제한되어 있습니다. 초전도 검출기, 볼로 메테르 및 필드 효과 트랜지스터 (FET)와 같은 새로운 탐지 기술이 개발되었지만, 이러한 방법은 종종 극저온 냉각 또는 복잡한 제조 공정이 필요합니다.
3. 광학 : Terahertz 파도를 조작하고 초점을 맞추는 것은 짧은 파장으로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 유리 및 플라스틱과 같은 기존의 광학 재료는 Terahertz 주파수에서 불투명 해집니다. 폴리머, 결정 및 메타 물질과 같은 특수 재료는 Terahertz 광학을 위해 개발되었지만, 이들 물질은 종종 높은 흡수 또는 산란 손실을 갖는다.
4. 전파 : Terahertz 파도는 수증기 및 산소와 같은 대기 가스에 쉽게 흡수됩니다. 이는 Terahertz 통신 및 이미징 시스템의 범위와 신뢰성을 제한합니다. 대기 흡수를 완화하기 위해 주파수 분할 멀티플렉싱 (FDM) 및 적응 광학과 같은 기술이 개발되었지만 이러한 방법은 시스템 복잡성을 증가시키고 대역폭을 줄입니다.
5. 통합 : Terahertz 구성 요소를 복잡한 시스템에 통합하는 것은 중요한 과제입니다. Terahertz 장치는 종종 광범위하고 배설이 풍부하며 온도 및 진동과 같은 환경 적 요인에 민감합니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 포장 및 통합 기술이 개발되었지만 종종 시스템 크기, 무게 및 비용을 증가시킵니다.
진보와 최근 발전
이러한 도전에도 불구하고 최근 몇 년 동안 Terahertz 과학 및 기술에서 상당한 진전이 이루어졌습니다. 주목할만한 업적에는 다음이 포함됩니다.
* 양자 캐스케이드 레이저 및 후진 파 발진기와 같은 고출력 Terahertz 공급원의 개발, 여러 밀리 와트의 힘으로 Terahertz 파도를 생성 할 수 있습니다.
* 실온에서 약한 Terahertz 신호를 감지 할 수있는 초전도 볼로미터 및 FET와 같은 민감한 Terahertz 검출기의 개발.
* 폴리머, 결정 및 메타 물질과 같은 재료를 사용하여 렌즈, 거울 및 도파관과 같은 Terahertz 광학 성분의 제조.
* 짧은 거리에 걸쳐 Terahertz 무선 통신 시연, 초당 여러 기가비트 (GBP)의 데이터 속도.
* 의료 진단, 보안 및 재료 특성화를위한 Terahertz 이미징 기술 개발.
미래의 전망
Terahertz Science and Technology의 지속적인 연구 개발은 향후 몇 년 동안 상당한 발전을 약속합니다. 주요 초점 영역에는 다음이 포함됩니다.
* Terahertz 소스의 효율성과 힘을 향상시킵니다.
* Terahertz 탐지기의 감도 및 동적 범위 향상.
* Terahertz Optics를위한 새로운 재료 및 기술 개발.
* 통신, 이미징, 분광법 및 기타 분야에서 Terahertz 파도의 새로운 응용 프로그램 탐색.
Terahertz Science and Technology의 이러한 과제를 해결하고 최근 발전을 활용함으로써 광범위한 응용 분야를 혁신하고 Terahertz 스펙트럼에 대한 이해를 변화시킬 수 있습니다.
