新型可调谐滤波器揭示太赫兹无线通信的潜力

太赫兹频率范围内的电磁波在通信和扫描成像的高级应用中具有许多优势，但实现其潜力仍面临挑战。东北大学的研究人员通过开发一种新型的可调谐滤波器来解决太赫兹波段信号的关键挑战之一。他们将研究成果发表在《光学快报》杂志上。

太赫兹波占据了介于微波和红外频率之间的电磁波谱区域。它们具有比无线电波更高的频率（更短的波长），但比可见光频率低。日益拥挤的无线电波谱承载着由WiFi、蓝牙和当前移动电话（手机）通信系统传输的大量数据。

电磁频谱低频部分的信号拥塞是探索太赫兹区域的选择的一个诱因。另一个诱因是支持超高数据传输速率的能力。然而，将太赫兹信号用于常规应用的一个关键挑战是能够调整和过滤特定频率的信号。需要过滤以避免来自所需频带之外的信号的干扰。

东北大学研究团队的吉明尚树（Yoshiaki Kanamori）表示：“我们构建并演示了一种太赫兹波的频率可调滤波器，其传输速率和信号质量优于传统系统，展示了太赫兹无线通信的潜力。这项工作还可以在太赫兹频段之外得到更广泛的应用。”

这种新型的太赫兹滤光片基于一种名为法布里-珀罗干涉仪的装置，该装置与所有干涉仪一样，依赖于不同电磁辐射波在镜子之间反射时相互作用的干涉模式。研究人员的版本使用精细结构的光栅，其间隙小于相互作用波的波长，作为镜子之间的材料。

光栅的可变拉伸允许对它们的折射率进行精细控制，这是调节干涉仪的滤波效果所必需的。这仅允许传输所需的频率。使用不同的光栅可以控制不同的选定频率范围。

该团队展示了他们的系统在适用于下一代（6G）手机信号的频率上的应用。

Kanamori说：“除了我们的方法在通信系统中的应用外，我们还设想将其用于医学和工业的扫描和成像技术。”

太赫兹波在扫描和成像方面的一个优势是，它们可以很容易地穿透阻挡光通过的材料，包括生物组织。除了医学应用外，这还可以为材料分析、安全系统和制造质量控制提供机会。

Kanamori总结道：“总的来说，我们的工作提供了一种简单且经济有效的方法来过滤和主动控制太赫兹波，这可以促进它们在许多应用中的使用。”

相关链接：https://dx.doi.org/10.1364/OL.515504