持续百万分之一秒的电磁脉冲可能是医学成像，通信和药物开发进步的关键。但是，称为太赫兹波的脉冲长期以来需要使用复杂且昂贵的设备。现在，普林斯顿大学的研究人员大大减少了大部分设备：从带有激光和镜子的桌面设置转移到一对小到可以放在指尖上的微芯片上。

普林斯顿大学的研究人员已经大大缩减了生产太赫兹的设备，这是一种持续百万分之一秒的重要电磁脉冲，从带有激光和镜子的桌面设置到一对小到可以放在指尖上的微芯片。更简单，更便宜的一代太赫兹有可能在医学成像，通信和药物开发方面取得进展。

在最近发表在IEEE固态电路杂志上的两篇文章中，研究人员描述了一种可以产生太赫兹波的微芯片，以及一种能够捕获和读取这些波的复杂细节的第二种芯片。普林斯顿电气工程助理教授，首席研究员Kaushik Sengupta说：“该系统采用相同的芯片技术实现，为从智能手机到平板电脑的所有现代电子设备提供动力，因此大规模生产只需几美元。”

太赫兹波是电磁波谱的一部分，是包括无线电，X射线和可见光在内的广泛类型的波，并且位于微波和红外光波段之间。波浪具有一些独特的特征，使它们对科学感兴趣。例如，它们通过大多数非导电材料，因此它们可以用于透过衣服或盒子以达到安全目的，并且因为它们比X射线具有更少的能量，所以它们不会损害人体组织或DNA。

太赫兹波也以不同的方式与不同的化学物质相互作用，因此它们可用于表征特定物质。Sengupta说，光谱技术被称为光谱学，使用光波分析材料的能力是太赫兹技术最有前途和最具挑战性的应用之一。为此，科学家们在目标上照射大范围的太赫兹波，然后观察波与波相互作用后的变化。人眼用可见光执行类似类型的光谱学。我们看到一片叶子是绿色的，因为绿光频率的光从叶绿素叶片反弹。

挑战在于产生大范围的太赫兹波并解释它们与目标的相互作用需要复杂的设备阵列，例如笨重的太赫兹发生器或超快速激光器。设备的尺寸和费用使得该技术对于大多数应用来说是不切实际的。研究人员多年来一直致力于简化这些系统。9月，Sengupta的团队报告了一种减小太赫兹发生器尺寸的方法，以及将回波解释为毫米级芯片的设备。

解决方案在于重新成像天线如何工作。当太赫兹波与芯片内部的金属结构相互作用时，它们会产生复杂的电磁场分布，这是事件信号所特有的。通常，这些微妙的领域被忽略，但研究人员意识到他们可以将模式读作一种识别波浪的特征。整个过程可以通过读取太赫兹波的微芯片内的微小设备来完成。

“我们不是直接阅读波浪，而是在解释海浪造成的模式，”Sengupta说。“这有点像用池塘里的涟漪来寻找雨滴的模式。”

布朗大学(Brown University)工程学教授丹尼尔·米特曼(Daniel Mittleman)表示，这项开发“是一项非常具有创新性的工作，可能会产生很大的影响。”Mittleman是国际红外线毫米波和太赫兹波浪学会的副主席，他表示，在太赫兹波段开始在日常设备中使用之前，科学家仍有工作要做，但这些发展很有希望。

“这是一个非常大的难题，有许多部分，这只是一个，但它是一个非常重要的，”Mittleman说，他熟悉这项工作但没有任何作用。在太赫兹一代，很多挑战是在太赫兹波段内产生各种波长，特别是在微芯片中。研究人员意识到他们可以通过在芯片上产生多个波长来克服这个问题。然后，他们使用精确定时来组合这些波长并产生非常尖锐的太赫兹脉冲。