姓名：边颖超
学号：19021210974
近年来，由于上述在生物医学、光谱、成像和安全等多方面应用的快速发展，太赫兹科技引起了人们越来越大的兴趣。对于基于传输自由空间THz辐射的 THz系统来说，相对有效的THz传导方法尚待研究。类似于一套先进的光学或微波毫米波应用系统中，电磁波的传输通道——波导是不可或缺的关键组成部分，太赫兹系统亦然。由于太赫兹波在潮湿空气中衰减很大，且某些应用包括如太赫兹生物医学传感等是无法采用集成光路直接进行的，因此，低损耗、低色散、使用起来灵活方便且具有一定功率容量的太赫兹传输技术、波导及相关功能器件的研究成为太赫兹科技及其应用发展的迫切需求。
根据太赫兹波在电磁波谱中处于红外光与微波毫米波段之间的特殊位置，研究人员希望将光波段以及微波毫米波段业已成熟的波导技术移植到太赫兹波段使用，并对此进行了大量尝试性研究，如利用各类传统光纤、金属或介质圆波导、方波导、双平板波导、金属线波导、塑料带波导、微带线及光子晶体、等全封闭或半封闭传输技术实现太赫兹传输，但发现这些波导在太赫兹频段有很大损耗，研究进展不如所期，其中关键问题之一是很难找到适合传播该波段辐射的材料。
对于各种材料波导的研究从20世纪如雨后春笋般冒出，主要有以下几种。首先是金属波导传输，早在1999年，McGowan等就对直径为240µm，长24mm的不锈钢圆金属波导进行了研究，这种波导对THz波的吸收损耗远低于包括共面传输线等在内的波导损耗，但不足之处是THz波在其中传播的群速度色散较大。针对McGowa研究小组研究发现的圆形和方形波导传输的色散问题，2001年，Grischkowsky等人用平行平面金属波导有效抑制了群速度色散的影响。此外2003年，Hidaka小组又研究在裸半径为8mm的空心铜波导内壁涂覆铁电聚偏氟乙烯(PVDF)。
到了2004年，单金属线波导首次获得重点关注，美国Rice大学Daniel M. Mittleman等首先研究了不锈钢金属线波导传输太赫兹波特性，获得了低色散、平均损耗系数小于0.03的实验结果。其他研究小组用铜线在1THz获得了0.002的衰减常数。研究发现，这种传输线的传输效率高，但其主要缺点为耦合效率低，且弯曲损耗大，究其原因，是由于金属线上传输的波为Sommerfeld波（一种径向对称的传输波,即表面等离子体波，这种波只存在于具有有限电导率的金属表面），是一种径向偏振波，而我们常用的辐射源为线偏振，如何设计适当的耦合输入结构以适应其径向对称的偏振传输模式是应用的一个难点，同时传输也容易受周围环境和金属器件的影响。针对这一困难，多个研究小组提出不同解决方案，例如：一种径向对称光导天线以增加金属线波导与自由空间THz波的耦合效率；在不锈钢线耦合区域开槽，利用设定开槽数量和槽间距来控制太赫兹波与金属线波导的耦合；在金属线上涂覆介质层也有利于太赫兹波传输等。
针对金属单线虽有传输衰减小、几乎没有色散和结构非常简单的优点，但仍存在偶和效率低、弯曲损耗大等缺点的问题。2007年Mittleman研究小组又提出将双金属线传输线用于太赫兹波传输。实验表明双线传输具有低衰减特性，双线基模传输具有损耗低、无色散等特点，与单金属线及平行板波导的衰减常数比较，三者衰减常数相近。双线传输线在太赫兹波段具有弯曲损耗小的特点，该特性归功于双线传输电磁波主要是在两线间传输，不同于单金属线传输波主要在线表面及以外空间传输，因此对电磁波具有较强约束力，弯曲损耗也要小得多。太赫兹双线传输线同时还具有结构简单，易于加工，使用灵活方便等特点,是具有很强实用潜力的一种太赫兹传输系统。
在太赫兹频段也能用全介质波导，它的原理与光纤类似。根据光波段的传输研究经验，理论上选取介电常数合适的介质波导可以比金属波导有更低的吸收，并可扩展向下极限频率。另外，介质波导相比金属波导更容易与普通辐射源耦合，也容易激励线偏振模，并能有效进行单模式传输。但是在太赫兹波段，介质波导的尺寸不可能按光波的波长到太赫兹的波长的相同变换比例扩大，太赫兹介质波导的损耗要比光纤大得多，因此目前太赫兹介质波导还不可远距离传输太赫兹波。太赫兹介质波导的横切面形状一般为圆形和矩形，也有一些变化形式。例如多孔介质波导。
此外，单晶蓝宝石、碳板、塑料等都已被证明在太赫兹频段具有低衰减特性，它们已被用来研制各种结构和形状的波导，没有截止频率是此类波导的突出优点。空心介质光纤及内镀金属膜的介质空心光纤因为自身特点也被用于太赫兹传输。另外基于波长和亚波长微结构特别是亚波长周期孔阵列的传输也成为太赫兹波传输的一种新结构，此外还有其他许多新的传输结构尝试。
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