太赫兹技术的军事应用前景

太赫兹技术的军事应用前景

太赫兹（THz）波是电磁波谱家族中的一员，它的频率范围为0.1—10THz，相应的波长范围为3mm—30μm，介于微波和红外线之间，是人类目前尚未完全开发的波谱“空隙”区。20世纪80年代中期以前，由于缺乏有效产生和检测太赫兹波的方法，人们对该频段电磁辐射性质的了解非常有限，因此其发展受到很大限制，应用潜能也未能得到充分发挥。近十几年，由于超快激光技术以及一系列的新技术、新材料的发展和应用，极大地促进了对太赫兹辐射机理、检测、成像和应用技术的研发，使其迅速成为一门新的极具活力的前沿领域。太赫兹波所具有的一些特性在军事领域中的应用正在逐步被开发出来。

一、太赫兹波的特点“透析”

太赫兹波频率范围是处于电子学和光子学的交叉区域，相对于其它波段的电磁波，如微波和x射线等，具有非常强的互补特征。

1.特别的穿透能力

THz辐射能以很小的衰减穿透如陶瓷、脂肪、碳板、布料、塑料等物质，还可无损穿透墙壁、沙尘烟雾，使得其能在某些特殊领域发挥作用。如太赫兹探测器可直接发射太赫兹波透过墙壁，于室外对室内进行探测，免去需将探测设施置于室内的麻烦。这特别适于防暴警察与室内歹徒对峙时，可从墙外掌握室内情况，如歹徒位置、武器配置等,极大的确保警方安全。

2.较高的探测安全性

由于太赫兹波的光子能量很低，只有几个毫电子伏特，当它穿透过物质时，不易发生电离，因而可用来进行安全的无损检测。太赫兹的光子能量很低，只有毫电子伏特，因此不容易破坏被检测物质。如果用太赫兹检测物质，就可以发现内部瑕疵而又不损害该物质。不同于X射线，太赫兹射线是一种不电离的射线，所以，太赫兹波适合于对生物组织进行活体检查。它们还可以穿透衣服、包装，甚至于渗透人体几毫米深，因此，太赫兹波也是安全检查和医学应用的理想工具。例如，用于人体成像的X光的光子能量高，对人体所造成非常大的伤害，而应用太赫兹技术制成的成像设备，则能将这种照射对人体的伤害降低100万倍。

3.较强的识别物质和成像能力

研究表明大量有机分子、半导体能量特征在太赫兹范围，每种材料的太赫兹频谱特征是不同的。只要建立了这些物质的太赫兹频谱特征数据库，就可以采取“指纹”识别的方法来进行检测。太赫兹波除了识别物质外，还可以通过反射波的测量得到物质的图像。利用成像系统把成像样品振幅或相位信息进行处理和分析，就可以得到样品的THz图像。太赫兹波成像的一个显著特点是信息量大，可准确显示物质的内外部信息。目前太赫兹显微成像的分辨率已达到几十微米。

4.大容量、高保密的宽带信息载体

太赫兹波的频带宽、测量信噪比高，适合于大容量与高保密的数据传输，而且太赫兹波处于高载波频率范围，是目前手机通信频率的1000倍左右，可提供10 GB/s的无线传输速

率。利用太赫兹波进行无线电通信，可以极大地增宽无线电通信网络的频带，使无线移动高速信息网络成为现实。太赫兹波比微波能做到的宽带和讯道数多得多，尤其适合作为卫星间和局域网的宽带移动通讯。太赫兹波方向性好，散射小，在通信领域会大有作为，如卫星间星际通信、同温层内空对空通信、短程地面无线局域网、短程安全大气通信等。

二、太赫兹技术在军事领域中的应用

以信息技术为核心的现代化战争中，信息化的武器装备比例不断提高，作为一个新的频段资源，太赫兹波技术在军事上有很强的军事应用前景，对国防和国家安全具有重要的应用价值。

1.可进行远程监视与探测

与微波雷达相比，太赫兹雷达可以探测到更小的目标，实现更精确的定位，具有更高的分辨率和更强的保密性。而与红外雷达和激光雷达相比，太赫兹雷达具有穿透沙尘、烟雾的能力，可以实现全天候工作。基于太赫兹的特有的“穿墙术”，太赫兹雷达可以探测到敌方隐蔽的武器，伪装埋伏的武装人员，以及烟雾、沙尘中的军事装备。另外，太赫兹雷达还可远程探测空气中传播的有毒生物颗粒或化学气体，引导航空航天器全天候起飞或着陆。利用强太赫兹辐射穿透地面，能探测所埋地下的雷场分布，或者可以进行远程炸弹探测等。显然，有了此种雷达的远程监视，即可预防类似美国“9.11”事件的发生。太赫兹雷达还是反隐身的利器，不管是基于形状隐身还是涂料隐身，甚至基于等离子体隐身的飞行器，对于太赫兹雷达而言，探测到它们简直是易如反掌，能让他们瞬时“现出原形”。因为太赫兹雷达工作在隐形所用的工作波段之外，太赫兹波比毫米波短，可以轻易接收到飞行器的回波，而现有的吸波材料也只是对特定的波段才起作用；至于等离子体，太赫兹波可以在其中传播，所以等离子体隐身技术在太赫兹雷达面前也是无能为力。另外根据太赫兹能够穿透等离子体的特性，可以将其应用到航天飞机或宇宙飞船发射或回收过程当中。这是因为在发射和回收的过程当中，有一段时间由于空气电离会造成发射基地与飞船或航天飞机的通讯中断。而如果利用太赫兹技术，就可以弥补这一点，能保持联络通畅，这是别的技术所无法做到的。

2.可在车内使用太赫兹无线局域网通信

在作战演习中，我们常见的现场指挥车等都需要进行车内信息传递。随着信息化系统的广泛使用，车内信息传递逐渐成为人们不断增长的需求。确保车内信息快速高效地传递，对于提高着内信息系统整体效率意义重大。车载系统各个处理平台，主要使用有线连接，可靠性高，但是占用空间很大。如果使用太赫兹无线局域网，就可以大大节省空间。太赫兹波以其独特的瞬态性、宽带性、相干性和低能性等特点，被称之为“无线光纤”。太赫兹通信的容量很大，可提供10 GB/s的无线传输速率，比当前的超宽带技术快几百甚至上千倍。太赫兹波长相对于微波更短，在完成同样功能的情况下，天线的尺寸可以做的更小，其它的系统结构也可以做的更加简单、经济，便于在车上使用。指挥车使用太赫兹无线局域网后，不仅可以实现信息快速高效地传递，而且节省下来的空间可用来增加更多的功能模块，增强其信息化效能。

3.可用于无损检测

由于太赫兹波有强的穿透力，且其光子能量很低，只有几个毫电子伏特，穿透时不易发生电离，因而可用来安全的进行无损检测。尤其是对一些塑料泡沫等绝缘材料内部的缺陷和裂痕等进行无损检测和成像，在航空、航天结构材料的检测和评估方面具有重要的应用价值。如对航天飞机燃料舱的隔热材料进行有效的无损探伤，被美国宇航局选择为发射中用来进行缺陷检测的技术之一。此外，还可用于大规模集成电路的质量检测，如可拍摄到封装在IC 芯片中的封装的金属引线等。

4.可进行非接触的安全检测与识别

太赫兹波最具吸引力的地方，是将太赫兹辐射成像及其光谱灵敏的优点相结合，因而可

在反恐领域大显身手。因为许多化合物在0．5～5THz波段具有独特的吸收谱线，因此在木箱、包裹或邮件内隐藏的爆炸物或违禁药物，不仅可被精确定位，而且由于它们独特的光谱“指纹”，还能准确地识别出它们到底是什么。并且，由于太赫兹波对衣物、塑料、陶瓷、硅片、纸箱、干木材等物质具有较好的穿透性能，尤其对塑料、纸箱等有很强的穿透力，因而可用来对已包装好的内部货物，以及人体身上的隐藏物进行成像，如经实验可检查出藏在棉布后的陶瓷刀片等。所以，可用太赫兹技术进行非接触的安全检测，并识别是否有爆炸物、化学或生物危险品、毒品、刀枪武器等。尤其可用来进行邮件监测。识别邮件内的隐藏物，如邮件炸弹等。因此，太赫兹技术现已受到了反恐军事斗争、公安、保安等部门和海关、机场、车站检查等方面的重视。

由上可知，太赫兹技术是一门新的极具活力前沿领域，其应用非常广泛。目前，世界各国均相研究发展自己的太赫兹技术，我国也不例外。总的看来，太赫兹技术的研究仍然处于初级阶段并且还存在着许多亟待解决的问题。相信在不久的将来，太赫兹技术会在军事领域大显身手。