太赫茲波，泛指頻率位于紅外線和微波之間的電磁波，處于宏觀電子學向微觀光子學的過渡階段。由于處于交叉過渡區(qū)，太赫茲波既不完全適用光學理論來處理，也不完全適用微波理論來研究。很長一段時間，人們對太赫茲波的認識非常有限，形成了“太赫茲空白”。近年來，太赫茲波以其獨特的性能和越來越廣泛的應用受到世界各國的關注，特別是在軍事領域受到推崇。

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太赫茲波——令人矚目的未來戰(zhàn)爭新寵

■趙 林 侯俊石

太赫茲波的頻段劃分及應用場景。 制圖：劉 程

●太赫茲波，泛指頻率位于紅外線和微波之間的電磁波，處于宏觀電子學向微觀光子學的過渡階段。

●由于處于交叉過渡區(qū)，太赫茲波既不完全適用光學理論來處理，也不完全適用微波理論來研究。很長一段時間，人們對太赫茲波的認識非常有限，形成了“太赫茲空白”。

●近年來，太赫茲波以其獨特的性能和越來越廣泛的應用受到世界各國的關注，特別是在軍事領域受到推崇。

擁有獨特性能

太赫茲波技術之所以引起科學界的廣泛關注，是由于太赫茲波頻率要高于微波，低于紅外線；能量大小則在電子和光子之間，與其他頻率的電磁波相比，其性能非常獨特。

高穿透性。太赫茲波對許多介電材料和非極性物質具有良好的穿透性，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的有效補充。

低能量性。太赫茲波光子能量僅為X射線光子能量的1%左右，太赫茲波的輻射不會導致光致電離而破壞被檢質，非常適用于針對人體或其他生物樣品的檢查。

吸水性。水對太赫茲波輻射有極強的吸收性，這使得太赫茲波不易穿透含水物體。

瞬態(tài)性。太赫茲波脈沖的典型脈寬在皮秒數(shù)量級，通過取樣測量技術，能夠有效抑制背景輻射噪聲的干擾。

相干性。太赫茲波的相干性源于其相干產生機制，能夠直接測量電場的振幅和相位，從而方便提取樣品的折射率、吸收系數(shù)、消光系數(shù)、介電常數(shù)等參數(shù)。

光譜分辨特性。許多有機分子的振動和旋轉頻率都在太赫茲波頻段，通過特有的光譜特征，可識別分子結構并分析物質成分，具有指紋般的唯一性，就像利用指紋可識別不同的人一樣。因此，太赫茲波光譜成像技術不僅能分辨物體的形貌，還能識別物體的組成成分。

太赫茲波的這些獨特性能，將給通信、雷達、電子對抗、電磁武器、反恐維穩(wěn)等領域帶來深遠影響。

技術突飛猛進

隨著對太赫茲波價值認知的不斷深入，各國紛紛加快了對這一波段的探索。從20世紀90年代中期開始，美國國家基金會、航天局、國防部和國家衛(wèi)生學會等政府部門或組織，對太赫茲波研究項目持續(xù)提供較大規(guī)模的資金支持，太赫茲波技術被評為“改變未來世界的十大技術”之一。歐洲國家除了各國自己所支持的研究項目外，還利用歐盟的資金共同組織了大型的跨國界、多學科合作研究項目。我國也專門制定了太赫茲波發(fā)展規(guī)劃，加大研究力度，目前在應用領域已經(jīng)有了大的突破。

近年來，太赫茲波應用范圍已從基礎科學逐漸向武器裝備、航空航天、雷達探測、通信、反恐緝毒等方面擴展。

建立目標數(shù)據(jù)庫。世界各國廣泛開展各類目標在太赫茲波頻段散射特性的研究，建立相關的目標特性數(shù)據(jù)庫，對于研究武器裝備在太赫茲波頻段隱身與反隱身突防具有重要作用。

建立特性實驗室。美歐等國已經(jīng)建立了多個太赫茲波特性實驗室，比較典型的有美國麻省羅尼爾大學所屬的太赫茲波實驗室，建立了多套連續(xù)太赫茲波實驗裝置，并對多種頻率的目標特性進行了深入研究。

重點發(fā)展成像技術。利用太赫茲波成像可有效地對爆炸物、生化制劑以及槍支刀具等危險物品進行預警、識別。英國ThruVision公司曾展示了一種利用太赫茲波成像技術的新型安檢系統(tǒng)，能在3至15米的安全距離對人群成像，并篩選出隱藏了不明物體的人員。

重視雷達領域應用。太赫茲波雷達技術的發(fā)展，無論在國防軍事領域還是公共安全領域，無疑都已帶來令人矚目的新變化。太赫茲波雷達系統(tǒng)以其小型輕量、高分辨率等優(yōu)勢，應用于航天器自身威脅告警以及彈道目標監(jiān)測，將成為空間攻防體系建設的重要研究目標。未來，太赫茲波雷達將重點突破大功率、小型化器件，實現(xiàn)對更小目標的更精確探測、更高分辨率成像和更細致目標特征識別。

隨著科學技術的不斷發(fā)展，太赫茲波領域的新理論、新現(xiàn)象、新方法和新應用層出不窮。在可預見的未來，誰能在這一重要戰(zhàn)略前沿領域占據(jù)制高點，誰就有可能在未來作戰(zhàn)中掌握主動權。

軍事應用廣泛

太赫茲波的獨特性，使其在軍事領域的應用前景非常廣闊，能給爆炸物探測與鑒別、遠程探測與成像、戰(zhàn)場和衛(wèi)星通信、導彈末端精確制導以及反恐怖襲擊安全檢查等方面帶來深遠影響。

探測和鑒別爆炸物。太赫茲波的頻率很高、波長很短，具有很高的時域頻譜信噪比，且在濃煙、沙塵環(huán)境中傳輸損耗很低，可穿透墻體對房屋內部進行掃描，是復雜戰(zhàn)場環(huán)境下尋敵成像的理想技術。目前，太赫茲波已能識別出50多種爆炸物，利用太赫茲波照射路面，還可遠距離探測地下的雷場分布和炸彈情況。

遠程探測與成像。應用太赫茲波技術設計寬帶雷達，可比微波雷達具有更寬的頻譜、更高的時間檢測精度和分辨率。應用吸波材料設計的隱形飛機、艦船等，使得常規(guī)窄帶雷達對其不能進行有效探測，但應用太赫茲波技術設計寬帶雷達，由于具有豐富的頻率分量，可使得隱形軍事目標的吸波涂層失去作用，對現(xiàn)有隱身技術產生顛覆性影響。

戰(zhàn)場和太空通信。太赫茲波集成了微波通信與光通信的優(yōu)點，具有傳輸速率高、容量大、方向性強、安全性高及穿透性好等諸多特性，可在大風、沙塵及濃煙等惡劣戰(zhàn)場環(huán)境下，以極高的帶寬進行定向、高保密軍事通信。此外，太赫茲波在外層空間傳輸損耗比在大氣中傳輸小很多，且能量集中、方向性強，與微波相比更利于應用在太空通信領域。

導彈末端精確制導。由于太赫茲波具有波束窄、方向性強等特點，采用太赫茲波與紅外制導、電視制導、激光制導等相結合的方式，遠端采用常規(guī)制導方法，接近目標后使用太赫茲波修正，既可提高制導的準確性，又可避免大氣對太赫茲波的吸收，進一步提升導彈攻擊的準確性。

反恐怖襲擊安全檢查。太赫茲波是天生的反恐安檢“專家”，許多爆炸物及其相關成分和毒品在太赫茲波段都有指紋譜，再加上太赫茲波的非電離性、強穿透性，可使其在機場、車站、碼頭等人口密集區(qū)提供遠距離、大范圍的預警?，F(xiàn)有金屬探測器和X光安檢設備無法識別的陶瓷刀具、塑料炸藥等新型作案工具或武器，在太赫茲波下則變得“透明”。利用太赫茲波成像技術可有效地對隱藏在衣服下、包裹中的違禁品進行成像鑒別，同時還能保證對生物體危害極小。