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芯片上的太赫兹传感器提供X射线视觉

太赫兹波-在微波和红外线之间-可以用来透视材料并充当精密的X射线。现在,研究人员已经设法在芯片上创建太赫兹波源,从而为移动设备打开了大门。

太赫兹波同样有用,可能比传统的X射线有用。与高功率X射线直接穿过或被致密的骨状材料阻止相比,它们以更微妙的方式穿透材料。太赫兹波可用于查看包装内部并检测金属和复杂的化学物质,例如炸药。

太赫兹波传统上很难产生,需要大型激光类型的设备并且通常需要非常低的工作温度。太赫兹波在0.3至3Thz范围内,最大的问题是晶体管在该区域内的工作速度不足以产生信号。

加州理工学院的教授阿里·哈吉米里(Ali Hajimiri)和博士后候选人考希克·森古普塔(Kaushik Sengupta)发明了一种非常微妙的设备,该设备使用CMOS阵列生成0.28Thz波-恰好在太赫兹波段的低沿。这本身并不是什么新鲜事物,已经生产出了在低太赫兹频带上工作的类似的基于CMOS的芯片,但是这种特殊的芯片具有可扩展性并可以产生可控光束。这意味着通过使用更大的阵列,可以增加功率,并且可操纵的光束使扫描物体成为可能-并且鉴于芯片的大小,所有这些都可以在手持设备(甚至是移动电话)中完成。

它的工作方式是晶体管以47Ghz的频率振荡,并使用无源倍频来产生282GHz的太赫兹波。

太赫兹

分布式有源辐射器(DAR)的设计演进来自一种逆向设计方法,在该方法中,针对所需的电磁场分布,在硅芯片中配制了不同谐波的金属表面电流。然后,将电路和无源元件联合设计以合成和控制表面电流。DAR由自激有源电磁结构组成,包括两个环路,这些环路在基频下维持异相电流,在第二谐波下维持同相电流。因此,基波信号在空间上得到了滤波,同时选择性地辐射了二次谐波,从而在较小的硅片占位面积中同时巩固了信号的产生,倍频,期望谐波的辐射以及不期望谐波的过滤。

可以更改相位以在水平和垂直方向上产生超过80度的光束转向。

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鉴于已经有太赫兹检测芯片,将“ x射线”样式的扫描仪构建到便携式设备中的想法是现实的。也许在不久的将来,太赫兹扫描仪将成为智能手机的常规组件,而应用程序通常将能够进行深入皮肤深层的扫描。

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