改变世界的十大技术之一 ——飞秒激光太赫兹时域频谱仪

  2004年，太赫兹技术被美国列为“改变未来世界的十大技术”之一；2005年，我国香山科学会议探讨太赫兹技术的新发展。从此，太赫兹技术成为各方关注的焦点之一。太赫兹波存在于自然界中，其光子能量低，不会对物质产生电离作用，其具有穿透特性和指纹光谱特性，太赫兹波在安检、超材料、生物医学、半导体、食品药品等方面得到广泛应用。

对纸、塑料、半导体、脂肪、水泥等具有良好的穿透性，可以应用制作穿墙雷达和安检设备。美国国防局已研制出了太赫兹成像雷达。

太赫兹波可以获得10GB/s的无线传输速度，应用于网络传播，一分钟可以下载上百部大片。欧洲已经在2006年成功研制出了通信距离为1.5km的太赫兹无线通信演示系统。

可以用于抗震救灾中遇难者的搜救，也可以100%锁定藏在包包、信封中的炸弹、毒品、炭疽菌等。英国已经研究出太赫兹违禁品探测系统。

太赫兹波的振动频率与人体正常细胞的振动频率一致，因此当太赫兹波照射在人体时，它会深入细胞内部产生共振效应，从而激活正常细胞，修复受损细胞，凋亡变异细胞。

此外，随着超快激光技术可以产生可靠、稳定的激光光源，太赫兹波与激光的结合也迅猛发展起来。

    它在工业成像和化学检测领域显现出了广泛的应用前景。但是，这些可行的应用绝大部分都需要一个体型小巧且供能效率极高的太赫兹激光源，而传统的供能方法十分笨重，且消耗大量能量。

    THz-TDS01是由青岛自贸激光科技有限公司前身武汉虹拓新技术有限责任公司与华中科技大学武汉光电国家研究中心联合研制的一款基于傅立叶变换的国产化飞秒激光太赫兹时域频谱仪,属于湖北省重大科技创新计划成果，该太赫兹时域频谱仪采用青岛自贸激光科技前身武汉虹拓自主研发的飞秒光纤激光器驱动光电导天线,进行太赫兹波的产生和探测，其频谱范围可达3THz，单次采集的峰值动态度范围大于70dB，扫描范围大于500ps，频谱分辨率优于2GHz，能对物质光谱特性、组成结构、分子振动转动特性进行有效的分析和深入的研究，可广泛地应用于生物医学、化学合成、材料加工、食品安全、药品检测等领域。.

系统特点：

1. 全保偏飞秒光纤激光器集成技术

2. 频谱范围>3THz

3. 峰值动态范围>70dB。

4. 扫描范围>500 ps

5. 频谱分辨率<2GHz

6. 光纤耦合太赫兹光路外置

7. 仪器尺寸60×35×20 cm3

左图：自贸激光自主生产的飞秒光纤激光器；右图：飞秒激光太赫兹时域频谱仪

应用场景

1. 时间分辨太赫兹光谱

2. 宽带太赫兹光谱

3. 太赫兹成像

4. 化学指纹图谱

5. 远距离探测

6. 材料特性表征

7. 缺陷检测

8. 物质识别

9. 无损检测

THz-TDS01飞秒激光太赫兹时域频谱仪可测量频谱范围0.1-3THz的样品，并配置有透射和反射光路结构模式，单次采集的峰值动态度范围大于70dB，扫描范围大于500ps，频谱分辨率优于2GHz，下图为THz-TDS01实测的太赫兹时域波形和相应的频谱形状。

采用THz-TDS01实测的太赫兹时域波形（左图）和对应的频谱形状（右图）

THz-TDS01飞秒激光太赫兹时域频谱仪以其国产化、小型化和便携式等特性从而拥有巨大的市场前景，可广泛地用于现场缉毒的快速评估、食品/食用油的质量抽查、结石成份的分析、材料结构缺陷检测等，能大力推动太赫兹技术的快速发展，并深化太赫兹技术在生物医学、化学合成、材料加工、食品安全、药品检测等相关产业中的应用。