太赫茲波在電磁波*的分類中,位于微波、毫米波等“電波”和可見光等“光”之間(圖1)。通常,其頻率范圍是100GHz-10THz(太赫茲),波長范圍是3mm-30μm左右,就是指電波和光重疊的區(qū)域。
太赫茲波可以說是接近于光的一種電波,具有穿透物質或被物質吸收的特性。有觀點認為,可以利用該特性測量出光吸收類型,并根據(jù)光吸收類型,將太赫茲波應用于廣泛領域中的傳感和成像等方面,包括從分析物質成分到使用無人探測器探索行星。另外,太赫茲波的另一大特點是,其能量低于可見光,所以沒有X射線之類的輻射風險,不需要管理資格。由于它對人體無不良影響,所以也可以活用在安全檢查方面,例如在機場入口等公共場所,檢查在場人員是否攜帶武器或可疑物品。
*電磁波:與運動和熱量一樣,是一種能量形態(tài)。是指電場(電力作用的空間)和磁場(磁力作用的空間)一邊變化一邊進行傳播的一種波。
圖1 太赫茲波在電磁波(電波、光)中的區(qū)域
在5G中,使用的是比4G通信速度高且在較少的基站中可廣范圍接收電波的Sub6(3.7GHz/4.5GHz),以及通信速度比Sub6大約快16倍的通信區(qū)域狹小的毫米波(28GHz/39GHz)。在B5G/6G中,預計也會根據(jù)不同用途,區(qū)別使用不同頻帶的電波,以達到高效使用。
如上所述,太赫茲波在用于檢測和分析物質的設備上得以活用,目前正在研究的是,未來使用太赫茲波的通信網(wǎng)絡去檢測物體和人體,也就是將網(wǎng)絡本身作為傳感器進行活用的“遙感”技術。
紅外線和LiDAR作為一項利用了光和電波的反射的遙感技術,目前已被用于汽車等設備中。另一方面,太赫茲波作為接近光的一種電波,我們期待它能同時具備更廣范圍的傳感性能和高速大容量的數(shù)據(jù)通信性能。比如,還有一種構想是,就像穿透型傳感器或活用空間分辨率進行成像的圖像傳感器那樣,根據(jù)太赫茲波的穿透和吸收等特性,將多個基站構成的無線網(wǎng)絡加以活用。
如果使用由地面基站組成的太赫茲波無線網(wǎng)絡的遙感技術得以實現(xiàn),我們就能夠更迅速地獲取到例如天氣、交通量、道路障礙物和人流等的詳細信息。或者從遙感通信終端的傳感器上獲取大數(shù)據(jù),AI(人工智能)就可以根據(jù)大數(shù)據(jù),實現(xiàn)更詳細地預測交通堵塞和人流擁擠狀況并選擇路線進行回避的性能。另外,由于遙感技術可以檢測出有人入侵場地,所以同時也具備安全防范傳感器的性能等,可用于多種用途。
太赫茲波容易被水吸收的特性在一些方面仍存在課題,但也有觀點認為,該特性同時也可用于天體上微量水分的探查。在地面上,可以通過水分引起的電波傳播衰減來感知雨量,因此可以更低延遲并高精度地獲取局部降雨等氣象信息。
綜上所述,使用太赫茲波網(wǎng)絡同時發(fā)揮通信和傳感功能,將會成為實現(xiàn)超智能社會的關鍵一步。
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