Терагерцовый диапазон частот

«Терагерцовое излучение» является наиболее распространенным термином, используемым для обозначения этого диапазона частот, аналогично микроволнам, инфракрасному излучению и рентгеновскому излучению. Довольно неудобно использовать единицы частот для обозначения спектральной полосы. Тем не менее, поскольку «терагерц» стал символическим словом, обозначающим всю полосу частот, этот термин используют универсально [1].

До недавнего времени терагерцовые технологии разрабатывались самостоятельно исследователями из нескольких научных дисциплин. На практике используют различные единицы для описания спектра терагерцового излучения. В основном используют ТГц (10¹² Гц) в качестве универсальной единицы. Часто используются следующие единицы и их преобразование в 1 ТГц:

Частота: ν = 1 ТГц = 1000 ГГц
Угловая частота ω = 2πν = 6,28 ТГц
Период: τ = 1 \ ν = 1 пс
Длина волны: λ = с / ν = 0,3 мм = 300 / мкм
Волновое число: k = k / 2π = 1 / λ = 33,3 см^-1
Энергия фотонов: hν = 4,14 мэВ
Температура: Т = hν / k_B = 48 К

где с - скорость света в вакууме, h - постоянная Планка, k - постоянная Больцмана.

Физики, как правило, используют мкм и мэВ в качестве единиц длины волны фотонов и энергии, соответственно, химики используют см^-1 в качестве единицы волнового числа; инженеры используют мм и ГГц в качестве единиц длины волны и частоты соответственно. В физике, угловое волновое число (k; = 2π / λ), как правило, сокращают как волновое число.

Терагерцовый диапазон еще не имеет стандартного определения. Часто его определяют как область спектра от 0,1 до 30 TГц. Диапазон от 10 до 30 ТГц, однако, превышает дальний ИК-диапазон и вторгается в средний ИК-диапазон, где используются оптические технологии. Если имеют дело с сверхширокополосными импульсов TГц, то используют 0,1–10 TГц как универсальное определение терагерцового диапазона. Рисунок иллюстрирует ТГц диапазон в электромагнитном спектре.

Терагерцовый диапазон сливается с соседними спектральными диапазонами, таких как диапазон миллиметровых длин волн (верх радиочастотного диапазона, СВЧ), диапазон субмиллиметровых длин волн и дальний ИК-диапазон. Определения этих диапазонов следующие:

Микроволновое излучение, сверхвысокочастотное излучение (СВЧ): 1–10 мм, 30–300 ГГц, 0,03–0,3 ТГц
Субмиллиметровые волны: 0.1-1 мм, 0,3-3 ТГц
Инфракрасное излучение (Far-IR): от (25–40) до (200–350) мкм, от(0.86–1.5) до (7,5 до 12) ТГц
Суб-терагерцовое излучение: 0.1-1 ТГц

Эти диапазоны отличаются используемыми технологиями. Излучатели и датчики миллиметровых волн излучателей являются твердотельными устройствами, основанными на микроволновой технологии. Традиционно на дальнем ИК-излучении основаны оптические и тепловые устройства.