太赫兹通信技术的研究与展望

杨静娜

（中达安股份有限公司，广州 510620）

太赫兹波波长在30μm-3mm之间，这一技术是国内外高新技术研究重点，能在多个领域中发挥重要应用价值，可为无线信号传输提供技术支持。太赫兹波能穿过非金属或非极性材料，能很好分辨毫米波。并且太赫兹通信有着方向性好、容量大和保密性强等优点，将其应用在军事战争中，能保证战场信息实时传输，保证信息准确性和时效性。

1 太赫兹波通信技术的研究

1.1 太赫兹波辐射源技术

针对太赫兹辐射源技术的研究，可从光子学辐射源和真空电子学辐射源等多个角度出发进行分析，其中光子学辐射源产生途径相对丰富，包括非线性差频、红外光泵浦以及超短激光脉冲等多种。当前已经发展得到较多以激光脉冲为基础的辐射源，包括非线性差频、光导天线和光整流等[1]。

另外，真空电子学辐射源主要有太赫兹回旋管、纳米调速管和电子器件等。其中纳米调速管将纳米技术、电子器件加工技术结合起来，可制作出电压低、输出功率的太赫兹波辐射源。太赫兹回旋管可在高传输频率下产生较高功率，例如，美国研制出的太赫兹回旋管能达到数百瓦的输出功率，能保证通信系统正常运行。

1.2 太赫兹波信号调制技术

2012年，诺特丹大学研制出基于石墨烯的太赫兹调制器，能实现较大频率范围内的太赫兹波调制，确保信号符合信道传输要求，与之前太赫兹调制器相比，新研制的宽带调制器的信号处理能力明显加强[2]。现阶段，美国从电磁波替代电流信号的角度出发，旨在研制出功能性好的信号调制器，实现通信系统良好发展。具体来说，太赫兹调制技术的创新发展，可促进太赫兹通信系统发展，在提高传输速率的情况下，实现信号有效应用。另外，选用人工复合煤质进行信号调制，可做到对电压幅值的调制，有着重要现实意义。

1.3 太赫兹波信号探测技术

在进行太赫兹波信号探测技术研究时，可从时域光谱探测技术着手来研究，常见的光谱探测技术包括光电相关探测技术、电光探测技术等。其中前者指的是依靠探测光在导体上产生的电流和太赫兹波对应电场呈现正比的特点，测定瞬间电场，达到准确的探测结果。电光探测技术是指将激光器产生的激光脉冲分开来，较强的光束会成为泵浦光，使得发射器发出电磁波。

2 太赫兹波通信技术应用展望

2.1 宽带通信与高速信息网

在太赫兹通信技术作用下，可达到较高的信号传输效率，并且不容易出现信号失真的现象，带宽宽且方向性较好，是应用效果显著的信号传输载体，可在通信信号高速传递下，确保信号应用价值的实现。基于太赫兹的通信系统，能支持卫星间和局域网内的信息传输，体现出较好应用性。

2.2 宽带无线的接入

通信业务的多样化发展，使得人们对无线通信有更高期望，通过宽带无线的接入，能实现室内通信系统优化建设，确保信号传输质量和效率，为人们日常生活提供便利。大数据时代下，人类各项生产活动会产生大量信息，为了实现信息利用价值，需要合理利用太赫兹通信技术，能做到信息有效传输。当前多媒体相关业务的带宽已经发展到GHz的程度，要想保证多媒体业务顺利开展，还需要利用新型无线通信技术。太赫兹波带宽宽、频率高等特点，能满足信号传输对带宽的要求，从这一角度来看，将宽带无线接入到通信系统中，是太赫兹通信应用新趋势。

2.3 高速短距离通信

考虑到水蒸气对太赫兹波的影响，通常选择将太赫兹波信号传输技术应用在短距离通信中，传输频率较高。并且辐射有一定方向性，能应用到军事战争中的保密通信中。研究表明，基于太赫兹通信技术建立的通信系统，可支持2-5km范围内的保密通信，为通信领域发展提供有效途径。

2.4 光纤载太赫兹波无线通信系统

当太赫兹波传输时，会被水蒸气吸收部分信号，但传播距离较长时，会造车较大的太赫兹波损耗，并且传输过程中产生的辐射会威胁人体健康。因此，为了实现太赫兹波在无线通信系统中的良好应用，需要建立起用来进行光线和太赫兹波相互转换的光纤载太赫兹波通信系统，同样是太赫兹通信未来应用重点方向。

2.5 空间通信

空间通信领域中太赫兹通信技术的应用，是该技术应用优势的体现。太赫兹波下的信号传输，可确保信号传递质量，这一技术应用下，能使得空间通信同时具备微波通信和激光通信等优点，从而实现信息资源的充分利用。太赫兹通信带宽相较于其他通信技术来讲较宽，这就能保证信号全面接收，并且不容易受到外部影响因素干扰。

与微波通信相比，太赫兹波通信系统可实现小型化，满足空间通信实际要求，确保信号传递有效性。因为太赫兹通信具有以上特点，使其在卫星空间通信中有较好适用性，可实现卫星之间以及星地之间信息网络的良好构建，促使信息高速传递。

3 结束语

综上所述，太赫兹波通信系统经过一定时间的发展，已经展现出重要的应用价值，能为通信技术发展奠定基础。当前太赫兹波无线通信系统部分器件还没有完全研制完成，无法充分发挥该技术应用价值，还需要深入研究太赫兹波通信技术的应用。

随着关键技术创新发展，势必会对社会进步起到促进作用，将其应用到高速短距离通信、空间通信以及军事保密通信中，可保证各领域无线通信系统的良好建设，进一步提高信号传输质量和效率。