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新研究使太赫兹系统从桌面装置缩减为一对微芯片

      新研究使太赫兹系统从桌面装置缩减为一对微芯片

       [据激光电子世界网站2017年2月14日报道] 普林斯顿大学(普林斯顿,新泽西州)的研究人员使太赫兹源和检测设备的尺寸大大收缩,从一个具有激光和镜子的桌面装置,到一对足够小到能放在指尖的微芯片。在最近发表在IEEE固态电路杂志的两篇文章中,研究人员描述了可以产生太赫兹波的第一个微芯片,以及可以捕获和读取这些波的复杂细节的第二微芯片。

普林斯顿电气工程助理教授兼首席研究员Kaushik Sengupta说:“该系统采用相同的硅芯片技术实现,该技术为所有现代电子设备从智能手机到平板电脑供电,而成本仅为数美元。”

太赫兹波具有比X射线更少的能量,并且不损害人体组织或DNA。它们还以不同的方式与不同的化学品相互作用,因此它们可以通过太赫兹光谱用于表征特定物质。面临的挑战是,产生宽范围的太赫兹波并解释它们与目标的相互作用需要复杂的设备阵列,例如笨重的太赫兹发生器或超快激光器。这些设备的尺寸和费用使得该技术对于大多数应用不切实际。

9月,Sengupta的团队报告了一种减小太赫兹发生器尺寸的方法,以及将返回波解读至毫米尺寸芯片的装置。该解决方案在于天线如何重新成像。当太赫兹波与芯片内的金属结构相互作用时,它们产生复杂的电磁场分布,这是入射波所特有的。通常,这些细微的领域被忽略,但研究人员意识到他们把这种读取模式作为一种签名来识别波。整个过程可以用微芯片内的微小器件读取太赫兹波来完成。

布朗大学工程教授Daniel Mittleman说,“这项发展是一项非常创新的工作,可能会产生很大的影响。”Mittleman是国际红外毫米波和太赫兹波的副主席,他表示,在太赫兹频段可以开始在日常设备中使用之前,科学家们仍然有工作要做,但是发展前景广阔。

在太赫兹生成端,大部分挑战是在太赫兹频带内产生宽范围的波长,特别是在微芯片中。研究人员发现他们可以通过在芯片上产生多个波长来克服这个问题。然后,他们使用精确的时序来组合这些波长,并创建非常尖锐的太赫兹脉冲。(工业和信息化部电子科学技术情报研究所  张慧)


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