40、太赫兹通信的进展

太赫兹通信的进展

太赫兹（THz）频段具有超宽带宽（BW）的特性，能够提供数十Gbps以上的高数据速率，在纳米级和宏观级通信等多个领域展现出巨大的应用潜力。不过，要实现太赫兹通信系统的实际应用，还面临着诸多挑战。

1. 太赫兹通信的应用场景

太赫兹频段的超宽带宽特性使其在多个需要高数据速率的领域具有重要应用价值，以下是一些主要的应用场景：
-前传和回传链路：未来十年，无线回传需要满足用户应用对高数据速率的需求，如5G及以后的无线网络计划达到Tbps级的数据速率。由于端到端光纤通信的安装成本高且建设时间长，太赫兹链路可作为光纤系统的无线扩展，降低成本和安装周期。例如，Horizon 2020计划支持的ThoR项目，利用工作在300 GHz的收发器研究回传和前传问题，并分析了地球探测卫星服务（EESS）的干扰情况，提供了无有害干扰的可用频段。户外太赫兹无线通信系统需要高定向天线或天线阵列，如Yagi–Uda纳米天线可用于建立高定向链路，解决太赫兹频段传播信道中的距离问题。
-纳米设备：电子技术的发展使我们能够利用纳米材料减小设备尺寸。纳米设备和纳米传感器可用于从健康监测（如监测肺细胞）到国防等广泛应用。太赫兹频段促进了纳米级设备通信，因为在这些频率下天线尺寸限制发生了巨大变化。纳米级天线如石墨烯纳米带和碳纳米管可以从太赫兹频率范围开始有效辐射，且与在MHz频率水平发射电磁波的机电纳米收发器相比，太赫兹频段的能量效率更高。此外，从功耗角度考虑，纳米设备在太赫兹频段运行似乎更合适。
-娱乐技术和增强现实：高清晰度全息视频会议、增强现实（AR）和虚拟现实（