RIKEN 的科学家们已经成功地利用了电磁波谱的太赫兹波段，他们的手掌大小的新型设备可以在不使用电离辐射的情况下进行“X 射线”检测。

　　从智能手机到詹姆斯·韦伯太空望远镜中的红外望远镜，再到使用微波的高速无线电信设备，多种技术都利用了电磁频谱的某些部分。

　　然而，在常用的微波和红外光之间存在一个被忽视的区域，称为太赫兹波段。太赫兹波有许多潜在的令人兴奋的应用，因为它们可以用来以类似于 X 射线的方式透视材料或内部。然而，与 X 射线不同，太赫兹波不会发射长期有害的电离辐射。

　　太赫兹频谱的技术挑战

　　由于难以以有用的格式和足够的输出功率将微波或可见光技术应用于太赫兹范围，因此迄今为止太赫兹技术的实施一直受到阻碍。例如，产生太赫兹波的一种方法是开发产生高频、极短波长微波的电气设备。

　　然而，这在一定程度上是困难的，因为这些器件需要高度优化的参数才能产生更好的电气性能，这已被证明是一个挑战。

　　另一种策略是使用非线性晶体材料，通过转换更短、更高频率的红外光波来产生太赫兹波。RIKEN 先进光子学中心正在探索第二种策略——通过转换红外激光的输出来产生太赫兹波。

　　手掌大小的设备的关键作用

　　RIKEN专注于铌酸锂的使用，这是一种非线性晶体，在受到近红外激光照射时会产生太赫兹波束。这些研究人员最近在实现这一目标方面取得了重大进展，并正在进行多项工业合作。

　　他们通过用具有人工偏振调制微结构的薄铌酸锂晶体（称为周期性偏振铌酸锂晶体（PPLN））替换之前使用的铌酸锂晶体，成功地进一步小型化了太赫兹波源。

　　工业和研究影响

　　此外，这些高度小型化、高功率的太赫兹波系统得到了紧凑而强大的光子激光器的最新发展的补充。这些设备使用新型片上激光器，能够以亚纳秒速度和高功率产生远红外激光脉冲。

　　目前，产业合作是他们工作的重要组成部分。他们的设备可以产生强烈的亚太赫兹发射，特别适合成像和分析工作。他们与专门从事电子、光学和光子学的日本公司进行联合研究，开发无损检测应用和太赫兹波光谱设备。

　　为了更好的理解

　　1.什么是太赫兹频谱？

　　太赫兹频谱是指位于微波和红外光之间的电磁频谱波段。太赫兹波具有许多潜在的应用，因为它们可用于以类似于 X 射线的方式透视材料或内部材料，而不会产生有害的电离辐射。

　　2. 太赫兹频谱的开发面临哪些挑战？

　　主要挑战之一是难以将微波或可见光技术以有用的尺寸和功率应用于太赫兹频段。此外，产生太赫兹波需要高度优化的参数才能产生卓越的电气性能，这已被证明是具有挑战性的。

　　3. RIKEN研究团队是如何克服这些挑战的？

　　RIKEN研究小组探索了一种通过使用非线性晶体材料转换红外波来产生太赫兹波的策略。他们成功开发了手掌大小的设备，能够产生足以满足大多数实际应用的太赫兹波。

　　4. 太赫兹波有哪些可能的应用？

　　太赫兹波可用于多种领域，从医学成像到安全再到古代材料的分析。例如，它们可以通过特定的吸收模式揭示物质的化学成分，从而可以轻松识别与肉眼看起来相同的无色液体。此外，它们还可用于无损分析工业油漆和外墙涂料。

　　5. RIKEN在太赫兹波领域的工作有何特色？

　　RIKEN 的工作的独特之处在于，它开发了能够产生强大太赫兹波的手掌大小的设备，为太赫兹技术的实用和便携式应用铺平了道路。此外，他们的研究依赖于光波和太赫兹波之间的光子转换，为量子研究开辟了新的可能性。