什么是“太赫兹”？| 大咖科普

前不久，5G商用刚刚落地，6G研发工作正式启动的消息就已经传来。与6G同时进入公众视野的还有一项新技术，那就是“太赫兹”。太赫兹通信能够提高信息传输速率，大幅提升网络容量，被认为是实现6G的关键技术。“太赫兹”究竟是什么呢？

博微太赫兹首席科学家、研究院副院长涂昊为我们带来科普——

什么是太赫兹

讲到太赫兹，我们首先就要知道什么是电磁波。说到电磁波，我们就要首先介绍一下什么是波，那波是什么？

波，就是一种物质的周期性的振动。

比如说大家平常在湖边上用石子去打水漂，可以看到在水面上会形成一圈一圈的波纹，这就是一种波。波在我们日常生活中是随处可见的，比如说刚才提到的水波，还有我们大家经常用的微波炉，里面用的是一种微波，那么它也是一种电磁波。那么波是可以携带能量的，太赫兹波它（也）是一种电磁波。

电磁波，就是电场和磁场的一种周期性的震动，它也是可以同样电磁波跟其他的波一样，它也是可以携带能量的。电磁波在我们日常生活中也是随处可见的，比如说我们经常用的手机，手机的通信就是利用微波，它也是电磁波谱中的一段。

太赫兹波在电磁波谱中可以说是一个非常特殊的频谱的范围，太赫兹波刚好就位于微波和红外之间。那么太赫兹的定义是由它的电磁波的频率来定义的，太赫兹的频率是处于100GHz到10THz之间的一个电磁波，这是现在国际上通行的一种太赫兹的定义。

太赫兹波的特性及应用

这个波段它有一些特殊的性质，比如说太赫兹波可以轻易地穿透衣服、木材、纸张等等这些包装物品。所以太赫兹波就可以用来用作人体安检，来发现人体衣物下面所携带的这种隐秘的物品。

太赫兹波是一种非电离辐射。不像x光， x光大家都知道去医院做这个胸透，去做ct成像的时候所使用的就是x光。x光也是一种电磁波，但是x光的光子能量是非常高的，那么它可能会对人体造成电离伤害，会对人的基因、会对人的组织造成一些病变的这种可能性。太赫兹波它的光子的能量是比较低的，不会对人体造成电离损伤，所以它可以说对人是一个比较安全的手段。

太赫兹波还有一些指纹特性。比如说很多生物大分子，在太赫兹波段都会有一些特殊的吸收峰，那么利用这些吸收峰，我们就可以从太赫兹光谱的测量上来推断物质的种类，太赫兹波就可以用来做这种物质鉴定方面的应用。

我们再说一说什么是赫兹（Hz）？赫兹就是波的振动的一个周期的单位，比如说我们平常小时候家里会有这种大的摆钟，钟摆每秒钟会摆动一次，那么我们就把它定义成一赫兹。如果这个钟摆一秒钟摆动了两次，它就是两赫兹。

那么太赫兹波的频率是100GHz到10THz，这是什么概念呢？就相当于1的后面有12个0，每秒钟要摆动这么多次频率的一个电磁波。那么太赫兹波它的频率是在10的12次方赫兹量级，也就意味着它所对应的震动的时间尺度大概是在皮秒这个量级，这就导致太赫兹波有一个非常显著的特性，就是它的瞬态特性。

所以现在也有很多的科研工作者用太赫兹波来探测一些材料中的损害效应，比如说材料中的一些载流子的瞬态效应，然后用来做一些超分辨的显微镜等等。

太赫兹除了瞬态特性以外，还有一个特性就是它的带宽非常宽。那么大家都知道现在我们国家正在大力的推广5G通信。但是大家可能还不知道的是，现在我们国家其实也已经启动了6G通信的研究，现在学术界普遍认为的是，6G波段会落在太赫兹频段。因为太赫兹频段的带宽很宽，所以6G通信的通信速度可能比5G还要再提升10倍甚至100倍。

那么我想这对于未来的移动通讯来说又是一个翻天覆地的革命。