太赫茲(zi) 波的頻率高於(yu) 微波，而低於(yu) 紅外線和可見光。可見光能被大多數材料阻擋時，但太赫茲(zi) 波卻就像微波一樣可以直接穿過這些材料。如果將它們(men) 製成激光，太赫茲(zi) 波可能會(hui) 啟用“ T射線視覺”，並具有穿透衣服，書(shu) 皮和其他薄材料的能力。這種技術可以產(chan) 生比微波更清晰的高分辨率圖像，並且比X射線安全得多。

例如，在機場安檢線和醫學成像設施中看不到T射線機的原因是，產(chan) 生太赫茲(zi) 輻射需要非常大且笨重的裝置或設備，其中許多設備還要求在超冷溫度下運行，而且一次隻能產(chan) 生太赫茲(zi) 輻射頻率。考慮到要穿透各種材料還需要廣泛的頻率，所以這不是很實際。

現在，麻省理工學院，哈佛大學和美國陸軍(jun) 的研究人員已經製造出一種緊湊的設備，它的大小相當於(yu) 鞋盒的大小，可以在室溫下工作，以產(chan) 生太赫茲(zi) 激光，其頻率可以在很寬的範圍內(nei) 調諧。該設備由現成的商業(ye) 零件製造而成，旨在通過旋轉一氧化二氮（笑氣）中的分子能量來產(chan) 生太赫茲(zi) 波。

圖片來源：麻省理工學院

麻省理工學院的史蒂文·約翰遜說：“這些氣體(ti) 激光器長期以來一直被視為(wei) 舊技術，它們(men) 是龐大的，低功率的，不可調的，因此人們(men) 就把目光轉向了其他太赫茲(zi) 光源。而現在，我們(men) 可以把它們(men) 變得更小，可調並且功率更高。我們(men) 可以將其裝在背包中，也可以裝在車輛中以進行無線通信或高分辨率成像。”

在20世紀80年代，美國軍(jun) 隊作戰能力發展司令部航空和導彈中心的亨利·埃弗裏特發現，他能夠通過使用一種比傳(chuan) 統設備小得多，並且比模型設計的承壓能力要高得多的氣體(ti) 激光，產(chan) 生太赫茲(zi) 光波。這種差異當時還未得到充分的解釋。

就在幾年前，埃弗裏特跟麻省理工數學教授約翰遜提出了該理論，兩(liang) 人曾在麻省理工學院的士兵納米技術研究所開展過合作。埃弗裏特、約翰遜還有同是麻省理工的王凡，進行了理論研究，最終製定了一種新的數學理論來描述分子氣體(ti) 激光腔中氣體(ti) 的行為(wei) 。並且該理論還成功地說明了即使從(cong) 很小的高壓腔中也可以發射太赫茲(zi) 波。

在他們(men) 計算證實了埃弗裏特幾十年前的觀察結果後，便與(yu) 哈佛大學的Capasso小組合作，設計了一種新型的太赫茲(zi) 發生器。

對於(yu) 紅外光源，研究小隊使用了量子級聯激光器（QCL），它是一種緊湊且可調的新型激光器。然後研究小隊要去尋找一種可以旋轉的氣體(ti) 。他們(men) 搜索了各種氣體(ti) 庫，以識別已知會(hui) 以某種方式對紅外光做出旋轉反應的氣體(ti) ，最終選擇了一氧化二氮（笑氣），作為(wei) 他們(men) 實驗的理想氣體(ti) 。

研究人員將一氧化二氮泵入筆型大小的高壓腔中，並用量子級聯激光器發出紅外光到高壓腔中，太赫茲(zi) 激光就產(chan) 生了。而且研究人員隻要通過調節量子級激光器，就能讓太赫茲(zi) 光波頻率在大範圍內(nei) 發生變化。

自最初的實驗以來，研究人員已擴展了他們(men) 的數學模型，使其包含多種其他氣體(ti) 分子，例如一氧化碳和氨，從(cong) 而為(wei) 科學家提供了具有不同頻率和調諧範圍的不同太赫茲(zi) 生成選項的列表，以及與(yu) 量子級聯激光器匹配的列表。現在，隨著商業(ye) 發展的到來，他們(men) 正在朝著更聚焦的光束和更高的功率的方向進行研究。