220GHz收发隔离网络关键技术研究

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第一章 绪论 第一节 太赫兹（THz）波的定义和特点 本书研究工作于 220GHz或者更高频段的收 发隔离网络，而此频段的电磁波有着明显的THz 波特征，所以首先对THz波进行简单的介绍。 目前，普遍采用的太赫兹频段是由英国定 义的100GHz～10THz（ITHz=1012Hz），它是介 于毫米波和红外光之间相当宽的一个区域，如图 1.1所示。1974年，太赫兹（THz）首次在《微 波理论与技术》（MTT）学报上出现，当时是用 来描述米切尔森干涉计的光谱特性；此后，THz 又被应用于描述点接触型二极管探测器的频率特 性。随着近十几年来超导技术、光学参量器件和 各种激光器的发展，使THz技术的物理机制、检 测技术和应用技术研究得到了全面发展。THz技 术可望广泛地应用于军事、医学、天文、生物等 领域，也是国家正致力发展的一门新兴学科。 THz波正因为处在微波与远红外之间，具有 与微波和远红外互补的特性。THz 波有如下几 个方面的优势： 1. THz波具有很高的时间和空间相干性。 THz辐射是由相干电流驱动的偶极子振荡产生， 或是由相干的激光脉冲通过非线性光学差频产生 的，具有很高的时间和空间相干性。现有的 THz检测技术可以直接测量振荡电磁场的振幅和 相位。 2.THz波的光子能量低。频率为1THz的电磁 波的光子能量只有大约4meV，约为X射线光子能 量的百万分之一，因此不会对生物组织产生有害 的电离，适合于对生物组织进行活体检查。如利 用THz时域谱技术研究酶的特性，进行DNA鉴别 等。 3.室温下（300K左右），一般物体有热辐 射，这一辐射大约对应6THz。从宇宙大爆炸中 产生的宇宙背景辐射有1/2都在电磁波谱中的 THz部分。 4.从吉赫兹（GHz）到THz 频段，许多有机 分子表现出较强的吸收和色散特性，这是由于分 子旋转和震动的跃迁造成的。这种跃迁是一种特 殊的标志，物质的THz波谱（包括发射、反射和 透射）包含有丰富的物理和化学信息，并使得 THz波有类似指纹一样唯一性的特点。 5. THz波的典型脉宽在亚皮秒量级，不但 可以进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究 ，而目通过取样测量技术，能够有效地防止背景 辐射噪音的干扰。目前，对THz辐射强度测量的 信噪比可大于1010。 这些特点决定了THz技术的存在价值，并可 以预见其在材料分析测试、光谱探测、环境检测 、医疗诊断、宽带移动通信、卫星通信和军用雷