亞毫米波或太赫茲波,介于0.3~3THz,是電磁波譜的一部分,在微波和紅外光譜之間,器件物理理論阻止了傳統的固態電子器件運行于太赫茲范圍。挖掘該波段的潛力可使多個軍事應用領域受益,如數據通信、雷達,以及獨特的光譜成像方法,可為科研提供更好的工具。然而,這些應用受到物理限制。
美國國防預先研究計劃局“太赫茲電子學”(THz)項目的研究人員首次基于微機械真空管設計和實現了0.85THz的功率放大器。此結果源于DARPA資助的諾斯羅普·格魯曼電子系統公司制造出的1cm寬行波真空管。此真空管功率放大器是廣泛太赫茲計劃中的唯一一項成果,該計劃致力于開發各種突破性組件和集成技術,組建成用于通信和傳感的復雜太赫茲電路。DARPA的項目經理Dev Palmer說:“真空管將視野帶回了傳統電子器件,但這不是你祖父母的‘電視機’。DARPA資助的研究采取了半導體和MEMS開發的工具——微加工方法和材料,并將它應用到可靠、高效的真空管技術中。這種新老技術的搭配實現了以前從未實現的太赫茲真空功率放大器。”
隨著固態和真空電子器件不斷接近太赫茲波段,激光技術也正從光譜的另一端接近太赫茲波段。不同于激光器,太赫茲電子器件可用單一系統執行多個任務。用于超高速率數字通信,這些技術可使無線網絡速度達每秒100G,是目前網絡傳輸速度的數個數量級。其它應用包括將太赫茲放大器用于DARPA的視頻合成孔徑雷達(VISAR),VISAR尋求建立一個天基傳感系統,在所有天氣條件下可穿透云層從事地面移動目標的高清晰、全動態視頻監控。
Palmer指出,“今后的研究和發展將有助于突破進入該頻段的歷史難題,將其用于軍事領域。”
(工業和信息化部電子科學技術情報研究所 薛力芳)