太赫兹波在电磁波*的分类中,位于微波、毫米波等“电波”和可见光等“光”之间(图1)。通常,其频率范围是100GHz-10THz(太赫兹),波长范围是3mm-30μm左右,就是指电波和光重叠的区域。
太赫兹波可以说是接近于光的一种电波,具有穿透物质或被物质吸收的特性。有观点认为,可以利用该特性测量出光吸收类型,并根据光吸收类型,将太赫兹波应用于广泛领域中的传感和成像等方面,包括从分析物质成分到使用无人探测器探索行星。另外,太赫兹波的另一大特点是,其能量低于可见光,所以没有X射线之类的辐射风险,不需要管理资格。由于它对人体无不良影响,所以也可以活用在安全检查方面,例如在机场入口等公共场所,检查在场人员是否携带武器或可疑物品。
*电磁波:与运动和热量一样,是一种能量形态。是指电场(电力作用的空间)和磁场(磁力作用的空间)一边变化一边进行传播的一种波。
图1 太赫兹波在电磁波(电波、光)中的区域
在5G中,使用的是比4G通信速度高且在较少的基站中可广范围接收电波的Sub6(3.7GHz/4.5GHz),以及通信速度比Sub6大约快16倍的通信区域狭小的毫米波(28GHz/39GHz)。在B5G/6G中,预计也会根据不同用途,区别使用不同频带的电波,以达到高效使用。
如上所述,太赫兹波在用于检测和分析物质的设备上得以活用,目前正在研究的是,未来使用太赫兹波的通信网络去检测物体和人体,也就是将网络本身作为传感器进行活用的“遥感”技术。
红外线和LiDAR作为一项利用了光和电波的反射的遥感技术,目前已被用于汽车等设备中。另一方面,太赫兹波作为接近光的一种电波,我们期待它能同时具备更广范围的传感性能和高速大容量的数据通信性能。比如,还有一种构想是,就像穿透型传感器或活用空间分辨率进行成像的图像传感器那样,根据太赫兹波的穿透和吸收等特性,将多个基站构成的无线网络加以活用。
如果使用由地面基站组成的太赫兹波无线网络的遥感技术得以实现,我们就能够更迅速地获取到例如天气、交通量、道路障碍物和人流等的详细信息。或者从遥感通信终端的传感器上获取大数据,AI(人工智能)就可以根据大数据,实现更详细地预测交通堵塞和人流拥挤状况并选择路线进行回避的性能。另外,由于遥感技术可以检测出有人入侵场地,所以同时也具备安全防范传感器的性能等,可用于多种用途。
太赫兹波容易被水吸收的特性在一些方面仍存在课题,但也有观点认为,该特性同时也可用于天体上微量水分的探查。在地面上,可以通过水分引起的电波传播衰减来感知雨量,因此可以更低延迟并高精度地获取局部降雨等气象信息。
综上所述,使用太赫兹波网络同时发挥通信和传感功能,将会成为实现超智能社会的关键一步。
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