[據激光電子世界網站2017年2月14日報道] 普林斯頓大學(普林斯頓,新澤西州)的研究人員使太赫茲源和檢測設備的尺寸大大收縮,從一個具有激光和鏡子的桌面裝置,到一對足夠小到能放在指尖的微芯片。在最近發表在IEEE固態電路雜志的兩篇文章中,研究人員描述了可以產生太赫茲波的第一個微芯片,以及可以捕獲和讀取這些波的復雜細節的第二微芯片。
普林斯頓電氣工程助理教授兼首席研究員Kaushik Sengupta說:“該系統采用相同的硅芯片技術實現,該技術為所有現代電子設備從智能手機到平板電腦供電,而成本僅為數美元。”
太赫茲波具有比X射線更少的能量,并且不損害人體組織或DNA。它們還以不同的方式與不同的化學品相互作用,因此它們可以通過太赫茲光譜用于表征特定物質。面臨的挑戰是,產生寬范圍的太赫茲波并解釋它們與目標的相互作用需要復雜的設備陣列,例如笨重的太赫茲發生器或超快激光器。這些設備的尺寸和費用使得該技術對于大多數應用不切實際。
9月,Sengupta的團隊報告了一種減小太赫茲發生器尺寸的方法,以及將返回波解讀至毫米尺寸芯片的裝置。該解決方案在于天線如何重新成像。當太赫茲波與芯片內的金屬結構相互作用時,它們產生復雜的電磁場分布,這是入射波所特有的。通常,這些細微的領域被忽略,但研究人員意識到他們把這種讀取模式作為一種簽名來識別波。整個過程可以用微芯片內的微小器件讀取太赫茲波來完成。
布朗大學工程教授Daniel Mittleman說,“這項發展是一項非常創新的工作,可能會產生很大的影響。”Mittleman是國際紅外毫米波和太赫茲波的副主席,他表示,在太赫茲頻段可以開始在日常設備中使用之前,科學家們仍然有工作要做,但是發展前景廣闊。
在太赫茲生成端,大部分挑戰是在太赫茲頻帶內產生寬范圍的波長,特別是在微芯片中。研究人員發現他們可以通過在芯片上產生多個波長來克服這個問題。然后,他們使用精確的時序來組合這些波長,并創建非常尖銳的太赫茲脈沖。(工業和信息化部電子科學技術情報研究所 張慧)