張博淮 郭凱

摘 要： 太赫茲技術作為一種先進的前沿技術，對于軍事發(fā)展來說是機遇也是挑戰(zhàn)。本文論述了太赫茲技術、太赫茲的產生和探測以及太赫茲波的物理特性，總結分析了目前主流的太赫茲技術在軍事領域內的應用，對航天飛機特種部件的無損檢測、飛行器“黑障區(qū)”通訊、反導反隱身太赫茲雷達、太赫茲軍事預警偵察、短距離地面戰(zhàn)場保密通信和“6G”通信電子戰(zhàn)等方面的軍事應用展開了論述，為軍事科學前沿研究人員快速掌握太赫茲軍事應用的相關進展提供全景參考，提出太赫茲技術在軍事應用方面具有巨大潛力。雖然距離穩(wěn)定可靠的大規(guī)模使用還有一段距離，但應緊跟太赫茲科學技術的前沿，積極應對太赫茲技術給軍事帶來的機遇和挑戰(zhàn)。

關鍵詞：太赫茲技術；軍事通信；無損檢測；反導反隱身雷達；電子戰(zhàn)

中圖分類號： TJ760；E96

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5048（2022）05-0028-07

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2022.0071

0 引? 言

太赫茲（Terahertz，THz）技術作為科學研究的前沿技術之一，在生物學、化學、材料學、天文學等基礎學科展現(xiàn)了巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?-2］。隨著各國對太赫茲技術的研究，越來越多的THz應用被開發(fā)，THz技術也逐漸在軍事應用領域呈現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿Γ訲Hz技術為基礎的軍事科學前沿和研究熱點逐漸出現(xiàn)在大眾視野中。

本文通過大量THz技術及其軍事應用的相關文獻，結合科學前沿和研究熱點，對THz源和THz探測技術的發(fā)展以及THz輻射的物理特性進行了論述，歸納整理了目前主流的THz技術在軍事領域的應用，為軍事科學前沿研究人員快速掌握THz軍事應用的相關進展提供全景參考。

1 背? 景

1.1 THz技術

THz波指頻率在0.1～10 THz、波長在0.03～3 mm之間的電磁波，其介于微波和紅外之間。THz技術被稱為21世紀最重要的新興學科技術，也被譽為“改變世界的十大技術”之一，電磁波譜如圖1所示。

自19世紀后，THz技術受到產業(yè)界重點關注，各國持續(xù)部署了相關戰(zhàn)略項目，如美國NSF、DoD、NASA、DAPRA，歐盟，英國EPSRC、太空署，法國國家研究總署（ANR），德國研究聯(lián)合會（DFG），日本振興機構（JST）和學術振興會（JSPS）等機構部署了多個THz項目，致力于開發(fā)THz核心器件。

THz技術近年來廣泛應用于國防、 通信、醫(yī)療等多個領域，其特殊的頻率也賦予其不同于其他電磁波的物理特性，能夠適用于不同的應用領域，如寬頻性、強抗干擾性等性質使其在軍事領域有較大的發(fā)展?jié)摿?。隨著THz技術的逐漸成熟，以THz波為基礎技術逐漸在航天飛機特種部件的無損檢測、“黑障區(qū)”通訊、反導反隱身、戰(zhàn)場偵察、保密通信和電子戰(zhàn)等軍用領域展開應用。

1.2 THz波的源和探測器

THz波段處于微波波段和紅外波段之間，與其相鄰的微波和紅外波技術應用相比，穩(wěn)定性和可靠性還不夠成熟，然而要實現(xiàn)THz技術的廣泛應用，首先要解決源和探測的問題。當前產生THz波的方法主要有電子學和光學兩類：電子學方法主要有反波管技術、耿氏二極管振蕩器技術［3］等；光學方法主要有光電導天線技術［4］、光整流技術［5］、 THz空氣等離子體技術［6］等。THz探測技術主要分為主動型和被動性兩種：對于主動型探測技術往往是THz波產生原理的逆過程， 如光電導天線、 電光晶體和空氣等離子等；對于被動型THz探測技術，主要有輻射熱計探測器技術、熱釋電探測器技術、高萊探測器（Golay）技術等基于熱敏反應的探測技術［3］。

1.2.1 光電導天線的產生和探測

光電導天線是目前最常見、最商業(yè)化的脈沖式THz波發(fā)射器和探測器，原理是利用超快飛秒激光打到半導體表面激發(fā)載流子，在電場的作用下產生THz輻射，光電導天線的探測原理為產生原理的逆過程。光電導天線的組成方式為在周期生長的砷化鎵半導體上鍍電極，因此利用這類方式產生和探測的THz信號質量主要取決于半導體材料的生長工藝。這類源和探測器得到的THz信號不僅包含光強信息，還包含了相位信息，并且具有非常窄的脈寬，適用于如物質成分分析等需要精細光譜分辨率的測量應用。

1.2.2 光整流和電光取樣探測技術

光致直流電場也被稱為光整流，其原理是光場與具有非線性性質的介質（一般為非線性晶體）相互作用時，相同頻率的光子差頻得到直流電場，電光檢測可以看作光整流的逆過程，THz波的電場使晶體具有雙折射的性質，會改變偏振態(tài)，電光檢測技術就是利用THz脈沖的偏振態(tài)變化描述THz輻射源的時間波形。這類技術的產生原理是利用飛秒激光激發(fā)晶體產生太赫茲輻射，由于晶體本身對太赫茲輻射的特征吸收，太赫茲輻射的產生和探測方式在有效閾值內會存在一定缺失。

1.2.3 空氣等離子體產生和探測

2000年，Cook等［7］首次發(fā)現(xiàn)利用雙色激光可以誘導空氣等離子體產生更寬頻的THz輻射，目前已有多個研究小組對這類THz的產生和探測方式進行了研究，但對于這一現(xiàn)象的物理機制解釋仍然不明確。常見的理論模型主要有非線性四波混頻理論和微觀離化電流模型。對于寬帶空氣等離子體產生THz輻射，有利用探測THz場致激光二次諧波的方法，特別是將該方法發(fā)展為帶有偏置調制場的空氣相干檢測技術后，得到了更廣泛的應用［8］，這類方法具有超寬頻帶、無損傷閾值等特點。也有部分研究小組在空氣靶產生THz輻射的基礎上，陸續(xù)開展了對液體靶和固體靶的研究，有望實現(xiàn)更寬頻、更高能的THz輻射源。

1.2.4 其他THz波發(fā)射源

反波管THz源是一種基于電子學的THz波產生方式，由微波技術發(fā)展而來。在反波管陰極端的電子槍發(fā)射電子束后，電子經過高壓電場加速到反波管的陽極端，再經過腔內的電極組做周期性減速運動，動能轉化為電磁能量產生THz輻射釋放，這一物理過程是反波管產生THz輻射的原理。

耿氏二極管振蕩器是一種電子學的THz產生方式，其原理是基于一種負電阻振蕩效應產生THz輻射。耿式二極管振蕩器產生的電磁波譜的頻率較低，主要集中在微波波段，一般為0.1 THz以下的電磁波。若需要產生0.1 THz以上高頻THz輻射，需要借助如肖特基電子元件進行倍頻，將產生的低頻THz輻射經倍頻器進行放大。

除此之外，還有基于氣體激光器、半導體量子級聯(lián)激光器、同步輻射和自由電子激光器的THz波產生方式。但這一類基于激光器的THz源目前尚未成熟，還存在著能量轉化效率低、苛刻的低溫環(huán)境工作條件，以及成本高昂等條件限制。

1.2.5 其他THz波探測器

被動式的THz探測器主要有輻射熱計探測器、熱釋電探測器、高萊探測器（Golay）等，這一類探測器不需要配合對應的THz源來工作，是非相干的探測技術。以上3種THz探測器都是利用量熱的原理，通過探測到物體的熱輻射的變化來探測THz輻射。這類探測器的優(yōu)點是使用簡單、探測頻段寬，但存在探測靈敏度低、背景噪聲大和響應時間慢等缺點。

除了基于探熱原理的探測器外，還有一種混頻器和差頻檢測的方式。常見的混頻器有肖特基二極管混頻器、超導體-絕緣體-超導體混頻器、熱電子輻射計混頻器等。其主要工作方式是與振蕩器相結合進行差頻測量，缺點是成本高、結構復雜，并很難做成陣列式的THz探測器，導致檢測速率難以提高。

近些年來，隨著超快激光技術和半導體器件的迅猛發(fā)展，研究人員逐漸突破了THz波的產生和探測等關鍵技術，為THz技術奠定了發(fā)展基礎。但不同原理的THz波產生和探測方式依然存在類型的限制，技術水平還存在著相當大的優(yōu)化空間。

1.3 THz波的物理特性

THz技術之所以在眾多科學領域內有了越來越廣闊的應用前景，除了激光技術與新材料的迅速發(fā)展使得THz源和THz探測器得到了廣泛應用外，還因為該波段具備許多其他電磁輻射不存在的獨特優(yōu)勢，作為唯一未被充分開發(fā)的頻段，THz電磁波具備相干性、低能性、“指紋譜”、寬帶性等特點［9］。

（1） 相干性：THz輻射具有高度的時間和空間一致性，能夠直接得到被測物品的相位信息，可以在不使用Kramers-Kronig變換的情況下，通過快速傅里葉變換（FFT）直接得到THz電場的幅度和相位，減小物質分析時的計算復雜度，同時也可以在一定程度上避免由于算法問題帶來測試結果的不準確性。

（2） 低能性：THz波的光子能量低，不會對目標造成電離傷害。因此，可以將THz應用于活檢和非破壞性檢測，如研究生物分子的特性、特殊功能材料的檢測等。

（3） 高透視性：一些非極性物質和介電材料在THz頻段內具有很高的響應，THz輻射對于一些非極性材料具有良好的穿透性，可以利用THz技術進行成像。THz波比可見光的波長要長，可以不受包括煙霧、浮塵在內的大顆粒物質阻攔，實現(xiàn)有效傳播，因而在沙塵暴、戰(zhàn)場等惡劣環(huán)境下可以實現(xiàn)一般的光學成像技術所達不到的效果。

（4） 指紋性：大多數(shù)如爆炸物、毒品等分子的特征吸收峰落在THz頻段范圍內，這些分子的特征吸收峰具有和指紋相同的獨特性，可用于物質識別，因此THz物質吸收光譜也被稱為THz指紋圖譜。除此之外，大部分的星際分子物質的特征譜線也落在THz范圍內，因而可以利用THz技術對空間宇宙和射線天文等領域進行研究。通過對物質的THz光譜的研究，有助于理解其物理性質和成分結構，同時也可利用光譜信息進行成像。

（5） THz波與相鄰的微波相比，帶寬更寬，因此傳輸速度可比當前超寬帶技術速度更快；THz波的波束窄、方向性好，有更好的保密性及抗干擾能力，更適應戰(zhàn)場上較為復雜的電磁環(huán)境；相對于微波雷達等成像技術，THz波的頻率更高、波長更短、成像空間分辨率也更高。

（6） THz波對水分子的吸收靈敏度很高，因此可以通過分析目標樣品對THz輻射的吸收程度來分析其含水量，分析被測樣品的化學物理狀態(tài)。

基于以上特性，THz技術在特種材料的無損探測、天文遙感、雷達探測、二維三維成像和寬帶無線通信等方面有極大的研究價值和應用前景。

2 THz技術的軍事應用

2.1 航天飛機特種部件的無損檢測

THz檢測技術是美國航空航天局（NASA）等國外機構的關鍵檢測技術，目前已被列為NASA四大無損檢測技術之一。2003年，“哥倫比亞號航天飛機事故”之后，NASA開始研究使用THz技術檢測飛機燃料箱外部噴涂的泡沫絕緣材料SOFI（Sprayed-on Foam Insulation）及其質量控制，如圖2所示。

NASA和倫斯勒理工學院的研究人員利用THz無損檢測技術成功檢測了航天飛機的噴涂泡沫絕緣材料的孔隙和脫粘缺陷［10］，如圖3所示。

美國API利用THz無損檢測技術對雷達罩進行無損檢測，成功檢測到雷達罩的水侵入等缺陷，如圖4所示。

有報道稱，美國空軍研究實驗室（AFRL）采用THz檢測技術，對進氣口涂層材料厚度進行了無損測量，指出THz技術為飛機進氣口質量檢測提供了一種新的測量方式。

THz無損檢測技術作為一種新興的無損檢測技術，能夠實現(xiàn)原位、無損、非接觸檢測，符合無損檢測技術的發(fā)展趨勢；針對特種部件采用的如陶瓷材料、隱身材料、泡沫疏松材料為基礎的新型功能材料，THz無損檢測技術的檢測能力展現(xiàn)了其獨特的優(yōu)勢。目前，THz無損檢測技術已在歐美國家投入使用。特別是在涂層材料體系和防熱結構材料體系已經能夠開展THz技術應用，為航天飛機特種部件提供了新的無損檢測思路。

2.2 ?“黑障區(qū)”通訊

飛行器能極大地提升近地空間防御能力，是各國搶占空中資源的戰(zhàn)略武器。因此，解決臨近空間的通信中斷問題就顯得至關重要。為了保障飛行器的飛行安全，需要迫切解決飛行器的“黑障區(qū)”通訊問題。

當飛行器以近10倍音速飛行在大氣層中時，在高溫高壓的影響下，飛行器周圍的空氣會持續(xù)電離，在飛行器的表面會形成包裹著的等離子鞘。該鞘體能夠阻斷常規(guī)電磁波的傳播，極大地降低了飛行器與外界地面測控站的通信效率，這種現(xiàn)象就被稱為通信“黑障”現(xiàn)象。臨近空間等離子鞘套及其造成的RAM-C再入航天器［11］中斷如圖5所示。

早在20世紀60年代，美國進行了大規(guī)模的飛行試驗，試驗中采用不同外形的飛行器和注水等操作，通過測量接受信號強度來判斷其效果。NASA初步掌握了電磁波在等離子鞘體的傳播特性，但試驗數(shù)據(jù)屬于涉密信息，極少對外界公開。

2015年，蔣金團隊通過建立兩個一維非均勻等離子鞘體的模型，得到了THz波在非均勻等離子鞘體的傳輸特性曲線，發(fā)現(xiàn)在飛行器表面產生的等離子體的電子密度服從高斯分布函數(shù)和Epstein函數(shù)分布［12］。THz波在等離子鞘體中的最大衰減均小于30 dB，這一重要發(fā)現(xiàn)證實了THz波應用于通信黑障的可行性，為后續(xù)科學家們的研究奠定了堅實的基礎，如圖6所示。

文獻［13］以“聯(lián)盟號”飛船的二維平面模型為例子，發(fā)現(xiàn)了飛行馬赫數(shù)增大和入射角增大的條件下，1 THz頻率以上的高頻波對臨近空間表面的等離子鞘體具有較高的穿透能力。姚建銓團隊利用所研制的激光器產生的THz波段電磁波可以穿透M10等離子體，該項技術的突破有效提升了飛行器在黑障期的通信質量。

由于THz波可以穿透等離子體，既能提供較高的傳輸速率，又能提供穩(wěn)定可靠的通信環(huán)境，因此THz技術是解決飛行器在黑障期通信中斷問題的首選，THz波段可實現(xiàn)在飛行器等離子鞘體中的有效傳播，是目前最有潛力解決飛行器臨近空間通信中斷問題的技術之一。

2.3 反導反隱身THz雷達

隨著軍事技術的不斷發(fā)展，導彈、航空炸彈、魚雷等武器逐漸發(fā)展成為具有精確制導功能的高新技術武器。通過控制武器的飛行方向、姿態(tài)、高度和速度，準確攻擊隱形戰(zhàn)機、無人機、巡航導彈在內的各類目標，甚至包括部分地面、海面作戰(zhàn)單元等目標［14］。為抵御外來精確制導武器攻擊，發(fā)展反導攔截技術能大大提高軍事防御能力。精確制導和反導攔截武器是通過獲取目標外形以鎖定目標進行精準打擊的，因此，特別依賴于成像探測技術的準確度。通過雷達技術可以對導彈彈頭進行二維的高分辨成像，進行識別彈頭和選擇打擊點。

THz雷達因其特殊的物理特性，使其具有突出優(yōu)勢。與紅外雷達和激光雷達相比，THz雷達的視野更寬，有著更強的穿透性，更適應戰(zhàn)場上較為復雜的電磁環(huán)境；與毫米波雷達相比，THz雷達頻率更高，具有更高的成像分辨率［15］。

隱身技術是一種非常具有代表性的隱蔽打擊手段，已經被用于飛機、導彈、坦克、艦船等各種武器。各種反隱身先進技術也廣泛地應用在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，如美國諾斯羅普·格魯門公司研制、 配裝美國及其盟國多型軍機的AN/AAR-54紫外告警系統(tǒng)，可有效地識別隱身武器，在復雜戰(zhàn)場環(huán)境下為載機提供及時有效的威脅告警［16］，如圖7所示。

目前隱身武器主要通過兩種方式實現(xiàn)隱身，一種是設計特殊的外形將雷達探測信號散射，另一種是通過在目標表面涂覆吸波材料減弱探測到的回波能量［17］。對于通過外形設計而實現(xiàn)隱身的目標而言，采用超寬帶THz技術，接收攜帶了隱身飛機信息的回波信號，通過對回波信號的逆合成處理實現(xiàn)反隱身。對于采用涂敷吸波材料的目標來說，目前的技術條件下隱身材料體系絕大多數(shù)是針對常用的雷達頻段進行設計，對于THz雷達的隱身效果非常有限。由此可見，THz雷達具備優(yōu)越的反隱身能力。

雷達作為戰(zhàn)場上探測敵情的“眼睛”，是未來戰(zhàn)場上重要的反導、反隱身利器，研究新型的反導反隱身雷達是刻不容緩的任務。THz雷達因其頻率高、帶寬寬、穿透性強、受氣動光學效應影響小等特點，可以彌補傳統(tǒng)的微波雷達或光學成像的不足，是未來雷達成像探測技術的重要發(fā)展方向。但作為新技術，受制于THz輻射源功率和穩(wěn)定的高靈敏度室溫探測器件的限制，目前的THz雷達武器在小型化、實用性等方面還存在技術瓶頸。因此，應大力發(fā)展THz雷達新體制、新方法，解決空間目標的精確探測、跟蹤、識別問題，爭取為精確打擊和提高反導攔截成功概率提供有效技術手段。

2.4 THz軍事預警偵察

信息化戰(zhàn)爭對戰(zhàn)場信息的時效性有著較高的要求，軍事信息的獲取及時與否，在一定程度上決定了勝負走向。適時地運用軍事預警偵察系統(tǒng)能實時感知戰(zhàn)場態(tài)勢，迅速對戰(zhàn)術進行調整，對取得戰(zhàn)場優(yōu)勢和主動權起著決定性作用。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭的環(huán)境復雜多變，為了增強軍隊在沙漠和雨林地區(qū)等復雜戰(zhàn)爭環(huán)境的作戰(zhàn)能力，以美國為首的一系列國家已展開對THz雷達成像技術的研究。由于THz波的波長小于微波的波長，因此相比于傳統(tǒng)的微波雷達和毫米波雷達，THz雷達擁有更高的精度；而相比于激光雷達，具有更強的穿透性。因此，THz雷達特別適用于沙塵暴、濃煙濃霧等復雜作戰(zhàn)環(huán)境，對復雜環(huán)境戰(zhàn)場下的坦克、軍用車輛、偽裝埋伏的武裝人員、隱藏的炸彈和地雷進行軍事偵察，如圖8所示。

美國國防部和歐洲都投入大量的資金和人力資源研發(fā)用于軍事預警偵察的THz檢測裝置和成像裝置。美國成功研制了0.225 THz，0.35 THz，0.58 THz，0.67 THz，1.56 THz，2.4 THz不同頻段的高分辨率成像雷達。德國、瑞典、以色列等國家緊跟其后，均研制出了成像系統(tǒng)，如德國COBRA ISAR成像系統(tǒng)、瑞典的三維ISAR成像雷達、以色列的0.33 THz掃描成像系統(tǒng)［18］。其中，美國馬薩諸塞大學研發(fā)的1.56 THz成像系統(tǒng)對一些軍用車輛和坦克縮比模型的成像已經達到驚人的3.5 cm高分辨率［19-20］。目前，各國THz成像雷達技術用于軍事預警偵察領域的研究主要集中在低頻段（3 THz以下），并逐漸朝著高頻率的趨勢發(fā)展。高頻率意味著更高的分辨率和更好的成像效果，然而伴隨著功率的下降，導致探測距離縮短。因此，未來研究應聚焦于THz源技術的提升，突破器件的頻率、功率限制，實現(xiàn)具有更高成像分辨率和更遠作戰(zhàn)距離的THz成像裝置。

2.5 短距離地面戰(zhàn)場保密通信

軍事通信保密對戰(zhàn)爭的勝利起著至關重要的作用，保證無線通信信號穩(wěn)定、可靠、有效、安全地在信道上傳輸，是在激烈競爭的戰(zhàn)場上取得勝利的重要保障。

在戰(zhàn)場環(huán)境中，軍事通信可以有效地對部隊進行指揮控制，保密通信技術為戰(zhàn)場信息的高效安全可靠傳遞提供了基礎。由于THz波具有較強的抗干擾能力，且波束較窄，有著較強的指向性和高穿透性，具有抗竊聽、抗干擾和抗探測的特點，可以應用于在短距離戰(zhàn)場上的保密通信。以THz為基礎，實現(xiàn)保密通信技術不僅滿足了較高的帶寬需求和較為理想的傳輸速率，還保證了傳輸信號的安全性，極大概率降低了保密信號被截獲的可能［21］。

然而，THz通信也有其局限性，由于THz波強烈的吸水性，無法適用于水上作戰(zhàn)；且THz在大氣中的傳輸衰減很強，在沒有特殊波導的條件下，無法實現(xiàn)長距離的傳輸。因此，其只適用于平原、沙漠等具有一定作戰(zhàn)范圍的短距離地面戰(zhàn)場的通信戰(zhàn)爭。但THz波段的抗竊聽、抗干擾和抗探測等特點展現(xiàn)了其在軍事通信領域的價值。因此，未來可發(fā)展相應的技術來突破目前無法實現(xiàn)遠距離傳輸?shù)膯栴}，如發(fā)展低損耗的THz波導介質、高功率的THz源、高靈敏度的THz探測器等新技術，從物理層面保證其有效傳輸或從微小算法解調等角度出發(fā)，從數(shù)學層面配合解決THz通信的局限性。

2.6 “6G”通信電子戰(zhàn)

軍事技術變革拓展了信息空間，現(xiàn)代通信技術在軍事通信當中的運用提高了軍事作戰(zhàn)的反應速度，在當今競爭激烈的信息化戰(zhàn)場上，時效性、敏銳性和靈活性顯得尤為重要。在未來，信息化戰(zhàn)爭對信息傳輸?shù)囊髸絹碓礁?，如更大的帶寬、更高的速率、更穩(wěn)定的傳輸以及更加多樣化的傳輸方式，具有可適應性的通信能力［22］。

THz波通信具有極高的方向性和穿透能力，并且具有頻帶寬的特點，可以應用在通訊領域。2018年9月，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）公開發(fā)表了對6G技術的展望，提出將6G技術應用于THz頻段。國際通訊聯(lián)盟已經指定0.12 THz和0.22 THz兩個頻段作為6G的使用頻段［23］，各大研究機構和組織都開展了THz通訊的相關工作。其中，美國的貝爾實驗室搭建了一套以0.625 THz為載波頻率的通信體系，德國弗勞恩霍夫應用固體物理研究所搭載的一套0.22 THz的無線通信的演示系統(tǒng)能實現(xiàn)40 Gb/s的傳輸速率，其有效通信距離能達到1 km。日本電報電話公司（NTT）搭載了一套適用于短距離傳輸?shù)?、頻率為0.3 THz的無線通信演示系統(tǒng)，可以實現(xiàn)24 Gb/s的高比特率傳輸［24］。

THz技術作為6G的潛在頻段，獲得了各國通信系統(tǒng)內研究人員的廣泛關注，也逐漸在軍事通信系統(tǒng)中嶄露頭角。目前，國際聯(lián)盟已指定THz波作為下一代地面無線通訊和衛(wèi)星間通信波段［23］。由于6G通信的巨大應用需求，商業(yè)通信技術的成熟度和穩(wěn)定性將很快迎來突破，商業(yè)通信領域的發(fā)展同時會為軍事通信領域提供穩(wěn)定可靠的技術基礎。在未來的6G無線軍事通信技術中，有望實現(xiàn)通信網(wǎng)絡和THz頻段融合，并結合衛(wèi)星、無人機、飛艇、空間站等平臺作為無線中繼設備，形成“空天地?！倍鄬哟我惑w化的通信，實現(xiàn)“空-天-陸-?！比轿蝗诤霞夹g［25］，為偏遠地區(qū)、無人區(qū)、基站破壞等地區(qū)的通信提供便利，滿足信息化戰(zhàn)爭對信息傳輸速率、范圍和環(huán)境等要求。

3 結? 論

THz波作為一個尚未被完全開發(fā)的電磁頻段，以其為基礎的各種新型技術已經成為各國關注的焦點。除了應用于民用商用領域之外，THz技術也逐漸走入軍事應用研究人員的視野。當前軍事領域的基礎頻段主要集中在無線電波、微波、紅外、光波等頻段，THz波段較少，然而THz波的物理特性將會使其成為軍事科學技術研究和發(fā)展的新領域。

雖然THz技術在近二十多年取得了顯著的成果，但是由于THz技術本身的限制，研究成果大多處于實驗室階段，穩(wěn)定有效的THz器件尚未成熟。對于軍事應用來說，特別強調技術的穩(wěn)定性和可靠性，技術的先進性并不能滿足作戰(zhàn)要求。因此，在軍事領域大規(guī)模應用THz技術還存在著很大的發(fā)展空間。隨著世界各國對THz技術的研究深入，THz技術會日益成熟穩(wěn)定，應緊跟THz科學技術的前沿，對THz技術的物理機制、THz輻射源技術、THz探測技術進行更深一步的研究，從物理、數(shù)學等角度實現(xiàn)基礎理論的新突破；同時，應對現(xiàn)有THz技術進行優(yōu)化創(chuàng)新，保證技術穩(wěn)定性和可靠性，發(fā)展新型的THz源、探測器、調制器、波導等器件，從工程應用的角度提高器件性能，為實際應用奠定技術基礎；此外，應從軍事應用的角度出發(fā)，針對作戰(zhàn)距離、環(huán)境適應性、使用壽命等需求，發(fā)展適用于作戰(zhàn)要求的THz應用，積極應對THz技術在軍事領域的發(fā)展和挑戰(zhàn)。

參考文獻：

［1］ 韓家廣， 朱亦鳴， 張雅鑫.“科學與技術”專題前言［J］.中國激光， 2019， 46（6）： 9-10.

Han Jiaguang，? Zhu Yiming，? Zhang Yaxin. Preface to the Topic “Science and Technology”［J］. Chinese Journal of Lasers，? 2019，? 46（6）： 9-10.（in Chinese）

［2］ 鄧玉強.太赫茲計量研究與標準研制進展［J］.應用光學， 2020， 41（4）： 651-661.

Deng Yuqiang. Progress of Terahertz Metrology Research and Standard Construction［J］. Journal of Applied Optics， 2020， 41（4）： 651-661.（in Chinese）

［3］ 許景周，? 張希成. 太赫茲科學技術與應用［M］. 北京：北京大學出版社，? 2007.

Xu Jingzhou，Zhang Xicheng. Terahertz Science and Technology and Applications［M］.Beijing： Peking University Press，? 2007.（in Chinese）

［4］ 杜海偉. 光電導天線太赫茲輻射研究［J］. 激光與光電子學進展，? 2009，? 46（7）： 45-48.

Du Haiwei. Research of Terahertz Wave Radiation from Photoconductor Antenna［J］. Laser & Optoelectronics Progress，? 2009，? 46（7）： 45-48.（in Chinese）

［5］ Svelto O. Principles of Lasers ［M］.Springer， 1982.

［6］ Thomson M D，? Blank V，? Roskos H G. Terahertz White-Light Pulses from an Air Plasma Photo-Induced by Incommensurate Two-Color Optical Fields［J］. Optics Express，? 2010，? 18（22）： 23173-23182.

［7］ Cook D J，? Hochstrasser R M. Intense Terahertz Pulses by Four-Wave Rectification in Air［J］. Optics Letters，? 2000，? 25（16）： 1210-1212.

［8］ Du H W. Systematical Study on the Role of Laser Second Harmonic Generation in the Terahertz Air Coherent Detection［J］. Optics & Laser Technology，? 2020，? 130： 106312.

［9］ 尉志青，? 馮志勇，? 李怡恒，? 等. 太赫茲通信感知一體化波形：現(xiàn)狀與展望［J］. 通信學報，? 2022，? 43（1）： 3-10.

Wei Zhiqing，? Feng Zhiyong，? Li Yiheng，? et al. Terahertz Joint Communication and Sensing Waveform： Status and Prospect［J］. Journal on Communications，? 2022，? 43（1）： 3-10.（in Chinese）

［10］ Duling I，? Zimdars D. Revealing Hidden Defects［J］. Nature Photonics，? 2009，? 3（11）： 630-632.

［11］ Lei S，? Liu Y M，? Guo B L，? et al. Research on Phase Shift Characteristics of Radio Propagate through Plasma Sheath［C］∥9th International Symposium on Antennas，? Propagation and EM Theory，? 2010： 387-390.

［12］ 蔣金，? 陳長興，? 汪成，? 等. 太赫茲波在非均勻等離子體鞘套中的傳播特性［J］. 系統(tǒng)仿真學報，? 2015，? 27（12）： 3109-3115.

Jiang Jin，? Chen Changxing，? Wang Cheng，? et al. Properties of Terahertz Wave Propagation in Inhomogeneous Plasma Sheath［J］. Journal of System Simulation，? 2015，? 27（12）： 3109-3115.（in Chinese）

［13］ 陳鍇，? 耿興寧，? 李吉寧，? 等. 太赫茲波在高速飛行器等離子體鞘套中的傳輸特性［J］. 航天器環(huán)境工程，? 2020，? 37（5）： 421-427.

Chen Kai，? Geng Xingning，? Li Jining，? et al. Propagation Characteristics of Terahertz Wave in Plasma Sheath of High-Speed Aircraft［J］. Spacecraft Environment Engineering，? 2020，? 37（5）： 421-427.（in Chinese）

［14］ 陳偉，? 孫洪忠，? 齊恩勇，? 等. 智能化時代雷達導引頭信號處理關鍵技術展望［J］. 航空兵器，? 2019，? 26（1）： 76-82.

Chen Wei，? Sun Hongzhong，? Qi Enyong，? et al. Key Technology Prospects of Radar Seeker Signal Processing in Intelligent Age［J］. Aero Weaponry，? 2019，? 26（1）： 76-82.（in Chinese）

［15］ 王曉海. 太赫茲雷達技術空間應用與研究進展［J］. 空間電子技術，? 2015，? 12（1）： 7-10.

Wang Xiaohai. Application and Research Progress of Terahertz Radar Technology in Space Application［J］. Space Electronic Technology，? 2015，? 12（1）： 7-10.（in Chinese）

［16］ 陳黎，? 段鵬飛，? 袁成. 隱身空空導彈發(fā)展現(xiàn)狀及關鍵技術研究［J］. 航空兵器，? 2022，? 29（1）： 14-21.

Chen Li，? Duan Pengfei，? Yuan Cheng. Research on Development Status and Key Technologies of Stealth Air-to-Air Missiles［J］. Aero Weaponry，? 2022，? 29（1）： 14-21.（in Chinese）

［17］ 楊秀凱. 雷達反隱身技術研究［J］. 電腦知識與技術，? 2021，? 17（36）： 155-156.

Yang Xiukai. Research on Radar Anti Stealth Technology ［J］. Computer Knowledge and Technology，? 2021，? 17（36）： 155-156.（in Chinese）

［18］ 邱桂花，? 于名訊，? 韓建龍，? 等. 太赫茲雷達及其隱身技術［J］. 火控雷達技術，? 2013，? 42（4）： 28-32.

Qiu Guihua，? Yu Mingxun， ?Han Jianlong，? et al. Terahertz Radar and Its Stealth Technique［J］. Fire Control Radar Technology，? 2013，? 42（4）： 28-32.（in Chinese）

［19］ Goyette T M，? Dickinson J C，? Waldman J，? et al. 1.56-THz Compact Radar Range for W-Band Imagery of Scale-Model Tactical Targets［C］∥SPIE，? Algorithms for Synthetic Aperture Radar Imagery VII，? 2000，? 4053： 615-622.

［20］ Sheen D M，? Hall T E，? Severtsen R H，? et al. Standoff Concealed Weapon Detection Using a 350-GHz Radar Imaging System［C］∥SPIE， Passive Millimeter-Wave Imaging Technology XIII， 2010，? 7670： 57-68.

［21］ 張劍，? 楊悅. 太赫茲技術在未來陸?？仗斓能娛聭茫跩］. 艦船電子工程，? 2020，? 40（8）： 9-11.

Zhang Jian，? Yang Yue. Military Application of Terahertz Techno-logy in the Future Ground-Air Integrative Battlefield［J］. Ship Electronic Engineering，? 2020，? 40（8）： 9-11.（in Chinese）

［22］ 梁兆楠，? 曹彥男. 太赫茲技術及其通信領域的應用前景［J］. 數(shù)字通信世界，? 2021（6）： 20-22.

Liang Zhaonan，? Cao Yannan. Terahertz Technology and Its Application Prospects in Communication Field［J］.? Digital Communication World，? 2021（6）： 20-22.（in Chinese）

［23］ 李玲香，? 謝郁馨，? 陳智，? 等. 面向6G的太赫茲通信感知一體化［J］. 無線電通信技術，? 2021，? 47（6）： 698-705.

Li Lingxiang，? Xie Yuxin，? Chen Zhi，? et al. Integrated Communication and Sensing Technologies at THz for 6G［J］. Radio Communications Technology，? 2021，? 47（6）： 698-705.（in Chinese）

［24］ 謝莎，? 李浩然，? 李玲香，? 等. 面向6G網(wǎng)絡的太赫茲通信技術研究綜述［J］. 移動通信，? 2020，? 44（6）： 36-43.

Xie Sha，? Li Haoran，? Li Lingxiang，? et al. A Survey of Terahertz Communication Technologies for 6G Networks［J］. Mobile Communications，? 2020，? 44（6）： 36-43.（in Chinese）

［25］ 馮偉，? 韋舒婷，? 曹俊誠. 6G技術發(fā)展愿景與太赫茲通信［J］. 物理學報，? 2021，? 70（24）： 244303.

Feng Wei，? Wei Shuting，? Cao Juncheng. 6G Technology Development Vision and Terahertz Communication［J］. Acta Physica Sinica，? 2021，? 70（24）： 244303.（in Chinese）

Development and Potential of Terahertz

Technology in Military Applications

Zhang Bohuai，Guo Kai*

（Beijing University of Posts and Telecommunications，Beijing 100876，China）

Abstract：

Terahertz technology， as an advanced frontier technology， is both an opportunity and a challenge for military development. This paper discusses the terahertz technology， the generation and detection of terahertz and the physical properties of terahertz waves， summarizes and analyzes the application of the current mainstream terahertz technology in the military field. It elucidates the military applications of? non-destructive testing of special parts of space shuttle， aircraft “black barrier” communication， anti-missile and anti-stealth terahertz radar， terahertz military early warning reconnaissance，? short-range ground battlefield secure communication and “6G” communication electronic warfare.It provides a panoramic reference for researchers at the forefront of military science to quickly grasp the relevant progress of terahertz military applications， and puts forward that terahertz technology has great potential in military applications. Although there is still a long way from stable and reliable large-scale use， it should closely follow the forefront of terahertz science and technology， and actively respond to the opportunities and challenges brought by terahertz technology to the military.

Key words： terahertz technology；military communication；non-destructive test；anti-missile and anti-stealth radar；electronic warfare

收稿日期：2022-04-11

作者簡介：張博淮（2001-），男，吉林永吉人。

通信作者：郭凱（1981-），男，河北邯鄲人，高級工程師。