太赫茲波(THz)近場成像技術是近年來備受關注的成像方法,其結合了太赫茲波的獨特物理特性和近場成像的高分辨率優勢。太赫茲波位于電磁波譜的遠紅外與微波之間(0.1–10 THz),具有非電離性、高穿透性及對多種材料(如絕緣體、半導體和生物組織)的敏感性。近場成像通過克服傳統遠場衍射極限,實現亞波長分辨率,在材料科學、生物醫學和安全檢測領域具有廣泛應用前景。
光纖材料作為太赫茲成像系統的關鍵組成部分,主要用于傳輸和調控太赫茲信號。傳統光纖材料如石英玻璃在太赫茲頻段存在高損耗,限制了其應用。因此,研究集中于低損耗材料,包括聚合物光纖(如聚乙烯和聚四氟乙烯)、多孔光纖和金屬波導結構。這些材料通過優化設計,可減少太赫茲波的吸收和散射,提高成像系統的信噪比和效率。
太赫茲近場成像技術主要包括掃描近場光學顯微鏡(SNOM)和孔徑探針方法。在光纖集成系統中,光纖探針可用于局部激發和檢測太赫茲場,實現納米級空間分辨率。例如,基于光纖的探針可結合量子級聯激光器或光電導天線,產生和接收太赫茲脈沖,用于材料表征和生物樣品成像。
該技術面臨挑戰,如信號衰減、探針制造復雜性和環境干擾。未來發展方向包括開發新型低損耗光纖材料(如拓撲絕緣體或超材料光纖)、多模態成像融合以及實時數據處理算法,以推動太赫茲近場成像在工業和質量控制中的實際應用。太赫茲波近場成像與光纖材料的結合,為高分辨率無損檢測開辟了新的可能性。