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半导体和电子产品

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新调谐器可以将太赫兹带到群众

12 Jun 2012
新调谐器可以在安全扫描仪中找到应用程序

三赫兹辐射的新可调源,提供了10000倍以上的设备的力量由美国的科学家创建。与用于产生太赫兹辐射的大多数系统不同,新调谐器使用商业集成电路中使用的相同CMOS技术进行。研究人员希望他们的新方法可以允许太赫兹辐射在实验室外,在安全扫描和电信等应用中更广泛地使用。

因为它可以穿透数毫米的组织但是是非电离的,所以Terhertz辐射可能具有安全,非电离替代的医疗X射线。它也可用于安全筛查,因为它可以穿过衣服,因为许多非法材料如爆炸物和药物在太赫兹范围内具有独特的光谱指纹。此外,研究人员已经证明,它可以用于比目前的基于无线电的系统更高的带宽无线互联网技术。

然而,证明非常难以创造实用,可调和低成本的太赫兹来源,可以轻松与标准电子设备集成。电流可调太赫兹设备昂贵,涉及基于实验室的设备,如自由电子激光器,量子级联激光器或约瑟夫森连接点。使用传统的固态电子电路产生太赫兹辐射–相同的方式生成无线电波–由于电路中的晶体管不能在太赫兹频率下维持电流振荡的晶体管不能得到可行的。通过使用频率倍增器,可以在电路的频率极限上方产生电气输出振荡,但是今天’S技术大大限制了太赫兹频率的输出功率。结果,尚未产生固态的太赫兹来源,其输出即使是微波,它本身也太低,无法有用。

玩新的曲调

现在,Ehsan Afshari及其同事康奈尔大学在纽约伊特卡,设计了一种新型的可调频率乘法器,可利用比以前的设备的根本不同的调谐方法。此外,该团队已建立基于CMOS的太赫兹源,其前辈的输出功率为10,000次。设备背后的理论基于耦合振荡器的自同步,这允许电路在电路的一系列谐波处产生输出频率’S基波频率。

虽然其他太赫兹研究人员对新设备的原始思维印象深刻,但有些人指出,对于实际应用,毫瓦输出的太赫兹来源不太可能足够强大。“提出的想法是新的,可能会为商业实施铺平道路。然而,目前,调谐范围和输出功率不会旋转,”德国斯图加特大学的马丁德格尔告诉 physicsworld.com..

加州大学Mark Rodwell,圣巴巴拉同意该设备在理论上比实践更有趣。“这项工作报告了一点不到1 MW低于300 GHz,” he says. “无线电在100之间运行–1000 GHz,如果他们要具有合理的范围或有趣的数据速率,需要辐射超过1 W.” He concludes that “这项工作中报告的技术在智力上很有吸引力。产生的功率水平和能效不是。”

然而,Afshari告诉 physicsworld.com. 一些应用程序应该是可能的。“Terahertz辐射在生物传感,成像和光谱和这些应用中具有许多应用1 MW绰绰有余,” he explained.

他还表示,使用磷化铟或氮化镓代替CMOS的未来实现的装置应约为1 W.他也认为CMOS设备的力量可以进一步提高

“While this [1 MW]功率可能不足以满足一些太赫兹应用程序,该方法可用于产生更高的功率。”

该研究发表在 物理评论信.

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