米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）物理测量标准研究部[研究部主任 Yasuhiro Nakamura] 高频标准研究组 Hitoshi Iida，研究组组长，Hajime Kinoshita，首席研究员，激光发射标准研究组 Kuniyoshi Amamiya，首席研究员，在室温下很弱太赫兹波功率具有高灵敏度。
太赫兹波是频率约为 100 吉赫兹 (GHz) 至 10 太赫兹 (THz) 的电磁波。使用太赫兹波的新工业应用有望提高生活便利性并确保安全保障，例如下一代超高速无线通信、材料分析和机场安全检查。为了将太赫兹波用于无线通信等，需要精确测量正在发射和接收的太赫兹波的功率，但迄今为止还没有技术能够精确、定量地测量太赫兹波的微弱功率。
新开发的传感器利用吸收太赫兹波产生的热量热电转换元件将其转换为电信号，将其转换为相当于基于其产生的热量的直流功率，并对其进行精确测量，从而定量确定太赫兹波功率。该探测器采用了具有高导热率、能够高效吸收太赫兹波的吸收体，并在探测器周围放置了足够的隔热罩，可在室温下实现数十纳瓦（nW）量级的高灵敏度测量。这次的太赫兹波功率定量测量该方法有望提高未来各种太赫兹波应用技术的可靠性和复杂性。
 |
| 本次开发的高灵敏度太赫兹波功率传感器 |
太赫兹波是位于毫米波和红外线之间频率范围的电磁波。一方面，其频率对于使用电子设备的电子技术来说太高，无法跟上运行；另一方面，对于激光等光子技术来说，频率太低，难以设计光学系统并轻松生成和检测它，使其成为一种未经探索和未使用的电磁波（图1）。然而，随着电磁波技术的最新进展，利用太赫兹波进行无线通信的超高速、大容量通信、利用太赫兹波诊断结构恶化、分析药品以及将太赫兹波应用于机场和其他场所的安全检查等方面的研究正在取得进展。
另一方面，为了实际设计和开发使用太赫兹波的设备，需要精确测量发射和接收的太赫兹波的功率，但在许多情况下，发射和接收的波的功率是微弱的电磁波，小于1微瓦(μW)，因此为了精确测量该功率，必须使用液氦在低温条件下测量它。
因此，为了进一步推动太赫兹波应用技术的研究和发展，需要一种即使在室温下也能定量测量微弱太赫兹波功率的方法。
 |
| 图1 太赫兹波 |
AIST 开发出精确测量微波、毫米波等电磁波功率的技术国家标准这次，我们利用这些技术开发了一种在室温下精确定量测量弱太赫兹波功率的方法。
这项研究和开发得到了日本学术振兴会 (JSPS) 科学研究补助金“高精度太赫兹绝对功率传感器元件的开发”（2013 财年-2013 财年）的支持。
图2所示为新开发的太赫兹波功率传感器的基本结构。检测单元由具有良好导热性并能有效吸收太赫兹波的盘形吸收器、冷却器、热电转换元件和参考温度块组成。当检测部受到太赫兹波照射时，吸收体吸收太赫兹波，温度上升。该温度上升通过热电转换元件转换为电信号（电压），并据此向冷却器提供与升高的温度相对应的功率，以降低吸收器的温度并控制其始终保持在参考温度（参考温度块的温度）。测量施加到冷却器的直流功率，并利用太赫兹波吸收引起的温升与冷却器引起的冷却相平衡的事实来确定太赫兹波功率。该温度控制技术和直流电源转换技术采用了已制定为国家标准的技术。此次，我们提高了直流功率测量的精度，能够准确定量测定几十nW级别的微弱太赫兹波功率。另外，在检测部分周围，真空绝热材料应用多层绝缘屏蔽，我们最大限度地减少了外部热干扰的影响，并在室温下实现了测量，而无需使用液氦的低温条件。
 |
| 图2 太赫兹波功率传感器的基本结构 |
使用新开发的太赫兹波功率传感器，我们在室温23摄氏度的环境下，通过以300秒的间隔打开和关闭它来测量微弱的1 THz太赫兹波辐射（图3），结果发现可以测量约30 nW的微弱太赫兹波功率。传统的测量方法只能测量到1μW，但新开发的传感器的灵敏度提高了30倍以上，是目前世界上室温测量的最高水平。
 |
| 图3 使用开发的传感器测量太赫兹波功率的结果 |
未来，我们将进行改进，缩短测量时间，将可测量频率范围从 1 THz 扩大，并进一步改进，例如提高测量精度。此外，我们计划研究利用太赫兹波进行材料分析的应用技术以及太赫兹光谱仪的精度评估技术。