李春化 魏志强 王元源

(西安电子工程研究所 西安 710100)

0 引言

太赫兹(TeraHertz)，简写为THz，1 Tera=1012，太赫兹频段是指0.1THz～10THz 的频率范围。由于受大气中的分子吸收的影响，大气分子对太赫兹波有很强的衰减。在频率位于0.5THz 以上，大气分子对太赫兹波的衰减高达700dB/km［1］，如此强的衰减使得太赫兹波在地球大气层中几乎无法传播，只有在含水量较低的太空，才有可能进行传播。除了大气衰减外，太赫兹在波导中传输也受到很大的限制。虽然有报道表明，太赫兹波可以通过光子晶体波导、介质波导和金属波导传输，但采用波导传输会引起实际使用上的困难，不适合远距离传输，这里的远距离通常指大于几十个波长的距离范围。以金属波导为例，太赫兹频率高，波导尺寸小(对于1mm 波长，波导尺寸为0.8mm×0.4mm)，很难进行精确加工，即使能够加工，对加工精度的要求也很高。当在波导内安装一个二极管时，为了保证波阻抗和二极管低阻抗匹配，还需要降低波导高度，使得波导尺寸更小。当波导尺寸减小时，波导损耗会进一步增大。研究表明，在THz 波段，波导损耗约为0.3.～0.5dB/λ［2］，这里λ 是电磁波的波长。

为了解决波导传输带来的损耗问题，人们试图寻求其它的传输方式。使用自由空间替代波导传输太赫兹波就是一个有前景的传输方法，这种自由空间传输太赫兹波的方法称为准光技术［3-5］。准光技术是在近几十年在毫米波、亚毫米波研究过程中发展起来的基础理论，它是光束传播理论在毫米波段的自然扩展，然而应用准光技术仍由许多需要探讨的问题。……