日本东北大学的研究人员开发了一种用于太赫兹波信号的可调谐滤波器，有助于提高传输速率并改善信号质量。这一突破对于太赫兹在通信、医学成像和工业分析方面的应用至关重要，有望在各个领域释放太赫兹波的全部潜力。

　　太赫兹频率的电磁波对通信以及扫描和成像技术的进步有着重大的希望。然而，利用他们的潜力充满了障碍。日本东北大学的一个研究小组取得了突破性进展，他们发明了一种专门用于太赫兹波谱的新型可调滤波器。他们的研究结果发表在《光学快报》杂志上。

　　太赫兹波占据了微波和红外频率之间的电磁频谱区域。它们的频率比无线电波高(波长更短)，但频率比可见光低。日益拥挤的无线电波频谱承载着通过WiFi、蓝牙和当前的移动电话(手机)通信系统传输的大量数据。

　　所开发的可调谐滤波器的原理图。(a)过滤器的横断面图;(b)周期与折射率的关系;(c)折射率变化引起的频移。来源:黄颖等。

　　电磁波谱中低频部分的信号拥塞是探索太赫兹区域选项的动机之一。另一个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在特定频率上调谐和过滤信号。为了避免来自期望频带之外的信号的干扰，需要进行滤波。

　　太赫兹滤波的突破

　　“我们已经构建并演示了一个频率可调的太赫兹波滤波器，它比传统系统实现了更高的传输速率和更好的信号质量，揭示了太赫兹无线通信的潜力，”东北团队的Yoshiaki Kanamori说。他补充说，这项工作也可以更广泛地应用于太赫兹频段之外。

　　机械折射率可变的超材料。来源:黄颖等。

　　新的太赫兹滤波器是基于一种叫做法布里-珀罗干涉仪的设备，像所有的干涉仪一样，它依赖于不同的电磁辐射波在镜子之间反弹时相互作用所产生的干涉图案。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其折射率进行精细控制，以调整干涉仪的滤波效果。这只允许所需的频率被传输。使用不同的光栅可以控制不同的选择频率范围。

　　扩展应用和优势

　　该团队展示了他们的系统在适合下一代(6G)移动电话信号的频率上的应用。

　　通过控制周期来调节折射率和频率。来源:黄颖等。

　　Kanamori说:“除了我们的方法在通信系统中的应用之外，我们还设想在医学和工业的扫描和成像技术中使用。”

　　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。除了医疗应用之外，这还可以为制造中的材料分析、安全系统和质量控制提供机会。

　　Kanamori总结道:“总的来说，我们的工作提供了一种简单而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。”

　　参考文献:“基于有效折射率控制的可调谐法布里-珀罗干涉仪在太赫兹范围内工作”，黄颖，稻间直树，大谷太裕，金森义明和刘阳勋，2024年2月14日，光学快报。DOI: DOI: 10.1364 / OL.515504