Terahertz Wavesは、高速通信、医療イメージング、セキュリティ、材料の特性評価など、幅広いアプリケーションにユニークな可能性を提供します。ただし、Terahertz Technologiesの開発は、次のような重要な課題に直面しています。
1。生成： 高出力のコヒーレントなテラヘルツの波を生成することは、重要な課題です。トランジスタなどの従来の電子デバイスは、テラヘルツ周波数では非効率的で信頼性が低くなります。量子カスケードレーザー、非線形光学、光伝導スイッチなどの新しいアプローチが開発されましたが、これらの方法はしばしば電力と効率が限られています。
2。検出： 弱いテラヘルツ信号を検出することも別の課題です。 Photodiodesなどの従来の半導体検出器は、Terahertz周波数での感度が限られています。超伝導検出器、ボロメーター、フィールド効果トランジスタ（FET）などの新しい検出技術が開発されましたが、これらの方法はしばしば極低温冷却または複雑な製造プロセスを必要とします。
3。光学： Terahertzの波の操作と焦点を絞ることは、その短い波長のために挑戦的です。ガラスやプラスチックなどの従来の光学材料は、Terahertz周波数で不透明になります。ポリマー、結晶、メタマテリアルなどの特別な材料は、Terahertz光学のために開発されていますが、これらの材料はしばしば高い吸収または散乱損失を持っています。
4。伝播： テラヘルツの波は、水蒸気や酸素などの大気ガスによって簡単に吸収されます。これにより、Terahertz通信およびイメージングシステムの範囲と信頼性が制限されます。周波数分割多重化（FDM）や適応光学系などの手法が開発されており、大気吸収を緩和していますが、これらの方法はシステムの複雑さを高め、帯域幅を減らします。
5。統合： Terahertzコンポーネントを複雑なシステムに統合することは、重要な課題です。 Terahertzデバイスは、多くの場合、大規模で、電力に包まれており、温度や振動などの環境要因に敏感です。これらの課題に対処するために、パッケージングと統合の手法が開発されていますが、多くの場合、システムのサイズ、重量、コストが増加します。
進歩と最近の進歩
これらの課題にもかかわらず、近年、テラハーツ科学技術で大きな進歩が遂げられています。いくつかの注目すべき成果は次のとおりです。
*数ミリワットの力でテラヘルツ波を生成できる量子カスケードレーザーや後方波発振器などの高出力テラヘルツ源の開発。
*室温で弱いテラヘルツ信号を検出できる、超伝導ボロメーターやFETなどの敏感なテラヘルツ検出器の開発。
*ポリマー、結晶、メタマテリアルなどの材料を使用した、レンズ、ミラー、導波路などのテラハツ語の光学成分の製造。
*短い距離にわたるテラハツ語のワイヤレス通信のデモンストレーション。数秒あたりの数ギガビット（GBPS）のデータレート。
*医療診断、セキュリティ、および材料の特性評価のためのテラヘルツイメージング技術の開発。
将来の見通し
Terahertz Science and Technologyの継続的な研究開発は、今後数年間で大きな進歩を約束しています。焦点の重要な領域は次のとおりです。
* Terahertzソースの効率とパワーの改善。
*テラハーツ検出器の感度と動的範囲の強化。
* Terahertz光学の新しい材料と技術の開発。
*通信、イメージング、分光法、およびその他の分野におけるTerahertz Wavesの新しいアプリケーションの調査。
これらの課題に対処し、最近の進歩を活用することにより、Terahertz Science and Technologyの分野は、幅広いアプリケーションに革命をもたらし、Terahertzスペクトルの理解を変える可能性があります。
