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自1960年激光問世以來,科學家一直對超短激光脈沖、超快過程及超快現象展開了研究，經過30多年的不懈努力，已取得了很大的進展，現利用克爾透鏡鎖模鈦寶石激光器可產生短至5fs的激光脈沖。這種超短激光脈沖，已在物理、化學、生物、醫(yī)學、工業(yè)及軍事領域有著廣泛而現實的應用。除了激光脈沖，人們發(fā)現，最早從核爆炸產生的強電磁脈沖（脈寬在ns量級）對電子設備有極強的破壞力，由此引發(fā)了科學家對超短電磁脈沖的研究。在該領域中，太赫茲電磁脈沖的產生技術及應用受到了人們極大的關注。這是因為太赫茲電磁脈沖正是由超短激光脈沖選通半導體光導開關后產生的；另一原因是太赫茲電磁脈沖在很多基礎研究、工業(yè)應用及軍事領域有相當重要的應用。因此，世界上很多先進國家的研究機構，都相繼開展了對太赫茲技術的研究，目前已取得了很多重要成果。
太赫茲波的產生所謂太赫茲（THz=10l2Hz）波是指頻率在0.1?10THz（波長為30pn?3mm）之間的電磁波，它在電磁波譜上位于微波和紅外線之間，其頻率范圍是處于電子學和光子學的交叉區(qū)域。在20世紀80年代中期以前，由于缺乏有效的產生方法和檢測手段，科學家對該波段電磁輻射性質的了解非常有限，是電磁波譜中唯一沒有獲得較全面研究并很好加以利用的最后一個波譜區(qū)間，是人類目前尚未完全開發(fā)的電磁波譜"空隙”區(qū)。
近十幾年，伴隨著一系列的新技術、新材料的發(fā)展和應用，尤其是超快激光技術的發(fā)展，為太赫茲波脈沖的產生提供了穩(wěn)定可靠的激發(fā)光源，從而極大地促進了對太赫茲輻射的機理、檢測、成像和應用技術的研究和發(fā)展。在科學上曾被稱為“太赫茲空白”的這一波段，已經迅速成為一門新的極具活力的前沿領域。
由國內外的研發(fā)成果表明，太赫茲技術在物理、化學、材料、生物、醫(yī)學、信息、通信、國家安全等領域，具有重大的科學價值和廣闊的應用前景，尤其可在安防領域大顯身手。
由于太赫茲波頻率對應的熱能等價于3-100K的溫度范圍，這將產生兩個重要結果：一是室溫物體以及有機活體在某種程度上能夠發(fā)出太赫茲輻射，這一特性己被用于無源太赫茲波成像（盡管需要復雜的探測器）；二是有望直接發(fā)射太赫茲波的遠紅外量子級聯（QC）二極管激光器，必須抵消激光上能級的熱致粒子數分布，因此，量子級聯二極管激光器，通常在低溫下工作，且其發(fā)射頻率不會低于2THz（盡管已有室溫量子級聯激光器，但它們發(fā)射頻率通常高達35?70THz）。0.5?5THz波段，被看成激光技術領域，利用光電子方法使用飛秒激光器或輸出近紅外光的可調諧二極管激光器，連同光混頻器、光導開關或非線性晶體，可將激光輸出轉化為太赫茲波。顯然，使用不同的方法可以得到寬帶脈沖或頻率分辨的連續(xù)太赫茲波，其具體產生如下所述。
1.連續(xù)波太赫茲輻射的產生通過光混頻可得到可調諧連續(xù)波（CW）太赫茲輻射，如將兩束波長相近的激光，入射到由嵌入到低溫生長的碑化傢中的金屬螺旋線構成的天線上，而天線的核心是呈交叉手指結構的光混頻器，這雙色激光束就聚焦在光混頻器上。當天線受到光照時，半導體碑化鐐中就會產生
自由載流子，從而在金屬電極上產生振蕩的光電流，天線就將光電流轉換為新的太赫茲波，其頻率為兩束激光頻率之差。
實際上，用于產生連續(xù)波太赫茲輻射的理想激光源是近紅外分布反饋（DFB）二極管激光器，因為這種二極管激光器能夠在850-860nm獲得高功率、窄線寬輸出，其調諧范圍超過1000GHz,不存在模跳變現象。通過選擇具有恰當波長差的兩個二極管激光器，可在0?2THz或1?3THz之間獲得連續(xù)可調的太赫茲波頻差.
最新的雙色二極管激光器釆用光纖元件進行光束合并與傳送，具體使用保偏2x2光纖耦合器能在光混頻器中獲得必要的光束重疊。一般，每個雙色光纖的輸出功率約為60mW,這意味著太赫茲波的功率為50?1000nW,這對于光譜應用已經夠用，并且光電流輸岀的信噪比已經超過了35dBoDFB激光器的優(yōu)點是能以兆赫茲甚至亞兆赫茲的精度對激光頻率進行控制，同時還能將太赫茲波線寬維持在僅1.2MHz,對應的時間尺度長達80ms。
2.脈沖太赫茲波輻射的產生利用飛秒激光可以產生超快寬帶太赫茲波輻射，這種方案同樣需要將激光輸出聚焦到上述的半導體天線上，它所產生的自由載流子隨后被外加或者內部電場加速，這種暫態(tài)電流能夠產生寬光譜電磁場。通常，釆用近紅外波段100企的激光脈沖，可以獲得4~5THz的光譜帶寬。不同的天線設計，可以在800nm及電信用1550nm波長處發(fā)揮作用。
