مقدمة لتكنولوجيا تيراهرتز
ومع تعميق البحوث، تواصل تكنولوجيا تيرا هرتز (THz) تحقيق تقدم رائع، وجذب اهتمام متزايد من كل من قطاعي البحوث العلمية والصناعية. تستعرض هذه المقالة بشكل منهجي المبادئ الأساسية وثلاثة اتجاهات تطبيق رئيسية والمنتجات الممثلة لتكنولوجيا THz ، مما يساعد القراء على إقامة فهم شامل بسرعة لهذا المجال المتطور.
ما هي موجات تيراهرتز؟
تشير موجات تيرا هرتز إلى نطاق تردد فريد من نوعه في الطيف الكهرومغناطيسي ، وعادة ما تتراوح بين 0.1 إلى 10.0 تيرا هرتز في التردد وتغطي أطوال الموجة من 30μكما هو مبين في الشكل 1 ، تقع موجات THz بين الميكروويف والضوء تحت الحمراء. تمتلك كل من إمكانية التحكم في الإلكترونيات ومزايا التردد العالي للفوتونيكات ، مما يقدم خصائص متميزة للتقاطع الإلكتروني البصري.
(الشكل 1: مخطط مخطط لنطاق تردد تيراهرتز)
ثلاثة اتجاهات تطبيق رئيسية لتكنولوجيا تيراهرتز
كان نطاق التردد THz أقل بحثاً في وقت ما مقارنةً بنطاقات الميكروويف والأشعة تحت الحمراء بسبب نظام نظري غير كامل ونقص نسبي لمصادر الإشعاع والكاشفات الفعالة. ومع ذلك، مع التنمية المستمرة لموارد الطيف، تم إحراز تقدم ملحوظ في السنوات الأخيرة في الطيف THz وتكنولوجيا التصوير وتكنولوجيا الاتصالات.
1. تكنولوجيا الطيف تيراهرتز: يمكن للطيف THz الكشف عن المعلومات الهيكلية الجزيئية ويحتوي على خصائص فيزيائية وكيميائية غنية ، وتغطي ظواهر الإثارة المختلفة مثل الإثارة المنخفضة الطاقة للمواد الإلكترونية واهتزازات الجزيئات السائلة. ويوضح الشكل 2 ثلاثة مسارات تقنية تمثيلية للطيف THz.
الشكل 2: (أ) النظام الكلاسيكي للطيفي الزمني العاكس THz (TDS)
(ب) نظام الطيفي THz المحدد في الوقت
(ج) نظام طيفي الانبعاثات THz
2. تكنولوجيا التصوير تيراهرتز: اعتمادا على الاختراق العالي لموجات THz ، وقدرات الاختبار غير المدمرة ، وخصائص "طيف بصمات الأصابع" الفريدة لمعظم المواد في نطاق THz ، يعيد التصوير THz بناء صور THz المقابلة عن طريق معالجة وتحليل معلومات طيف النقل أو الانعكاس للعينات. وتشمل طرق التصوير الرئيسية الحالية: التصوير المسح الضوئي في المجال الزمني THz ، والتصوير في الوقت الحقيقي للمطائرة المركزية ، والتصوير المقطعي الحاسوبي (CT) ، والتصوير بالموجات المستمرة (CW) ، والتصوير القريب من المجال.
الشكل 3: (أ) نظام تصوير الطائرة التركيزية في الوقت الحقيقي؛
(ب) التصوير القريب من المجال بالطائرة التركيزية THz
(ج) نظام تصوير الموجات المستمرة THz
وقد أظهرت تقنيات الطيف والتصوير THz آفاق تطبيق واسعة في مجالات مثل الفحص الأمني والبحوث العلمية للمواد والتصوير الطبي والاختبار غير المدمر.
الشكل 4: (أ) الفحص الأمني لـ THz؛
(ب) التصوير الخلوي THz
(ج) اختبار غير مدمر THz
3. تكنولوجيا الاتصالات تيرا هرتز: توفر الاتصالات THz المزايا البارزة التالية: موارد عرض النطاق الترددي الوفيرة القادرة على دعم الطلب المتزايد على الاتصالات عالية السرعة الفائقة؛ حجم هوائي صغير مع اتجاه قوي؛ وانتشار ضعيف مع اختراق جيد من خلال الغيوم. ومن ناحية أخرى، يمتص بخار الماء في الغلاف الجوي موجات THz بقوة، مما يجعل الاتصالات THz مناسبة بشكل طبيعي لسيناريوهات مثل الاتصالات بين الأقمار الصناعية، والاتصالات الهواء إلى الهواء في الغلاف الجوي، والشبكات المحلية اللاسلكية الأرضية قصيرة المدى، والاتصالات الجوية الآمنة قصيرة المدى.
الشكل 5: (أ) الاتصالات المشتركة بين السواتل في التردد اللاتيراهرتزي؛
(ب) شبكة لاسلكية أرضية قصيرة المدى
أجهزة تيراهرتز البصرية
يعتمد تطوير تقنيات الطيف والتصوير THz على دعم الأجهزة البصرية عالية الأداء. وتشمل الأجهزة البصرية THz المستخدمة بشكل شائع المرايا المظلمة خارج المحور وعدسات THz والعكسات العكسية المجوفة ومقسمات شعاع THz ومقطبات THz.
تقدم شركة Guangtan Intelligent Technology منتجات الأجهزة البصرية التالية:
المرايا المظلمة خارج المحور (OAPs): هذه هي المرآة الأكثر شيوعا في تكنولوجيا الطيف THz، تعمل لتعكس وتركيز شعاع THz الموازي، ويمكن أيضا استخدامها في العكس (انظر دور PM في المسار البصري في الشكل 2 (أ)). تقدم الشركة منتجات قياسية مع ركائز سبيكة الألومنيوم 6061-T6 بأقطار 25.4 مم و 50.8 مم ، مغلفة بأفلام الذهب أو الفضة أو الألومنيوم ، كل ذلك مع 90°زاوية خارج المحور. ومن بينها، يمكن أن تصل انعكاس فيلم الذهب في نطاق THz إلى أكثر من 95٪.
(الشكل 6: المرآة الباروبولية خارج المحور)
العكسات العكسية المجوفة: المعروفة أيضًا باسم مكعبات الزاوية المجوفة أو العاكسات العكسية ، تضمن هذه الأجهزة أن يعود الضوء الخارجي موازيًا للضوء الوارد عند 180°بغض النظر عما إذا كانت زاوية الحادث عمودية تماما. تقدم الشركة عاكسات عكسية جوفية مغلفة بالذهب أو الألومنيوم مع فتحات فعالة من 25.4 مم و 50.8 مم و 63.5 مم. تتميز بتصميم خفيف الوزن جوفي ، مصنوع عن طريق ربط ثلاث لوحات زجاجية مسطحة K9 عمودية بعضها البعض. هذا يقلل من الوزن مع تقليل متطلبات بيئة الاستخدام ، مما يضمن انعكاس الضوء الحادث بدقة عالية.
عدسات THz:تستخدم في المقام الأول للتركيز والتصادم في الأنظمة ، وتطبق على نطاق واسع في أجهزة قياس الطيف THz وأنظمة التصوير THz ومجالات البحث ذات الصلة. تشمل المواد ذات الناقلية الممتازة في نطاق THz أساسا مواد البوليمر والسيليكون عالي المقاومة ، مع TPX (Polymethylpentene) يظهر أداء نقل متميز بشكل خاص. تقدم الشركة عدسات TPX بأقطار 25.4 مم و 38 مم ، وتغطي مواصفات البعد التركيزي المختلفة مثل 35 مم و 50 مم و 100 مم و 200 مم.
DeepLightSeek
