Terahertz signifie mille milliards de cycles par seconde. Le plus souvent, l’expression est appliquée à un type de rayonnement qui a une fréquence d’environ un billion de cycles par seconde. Le terme pourrait également s’appliquer à tout ce qui se produit un billion de fois par seconde, comme certaines vibrations atomiques ou des ordinateurs futuristes avec des vitesses d’horloge plusieurs centaines de fois plus rapides qu’aujourd’hui. Dans la technologie et l’industrie, les ondes térahertz présentent un grand intérêt car cette portion du spectre est l’une des plus difficiles à générer et commence tout juste à être exploitée. Le rayonnement térahertz est parfois considéré comme un sous-ensemble du rayonnement infrarouge.
La partie térahertz du spectre électromagnétique est définie comme un rayonnement dont la fréquence est comprise entre 300 gigahertz (3×1011 Hz) et 3 terahertz (3×1012 Hz), correspondant à des longueurs d’onde comprises entre 1 millimètre et 100 micromètres. Cela place ces ondes entre le rayonnement infrarouge à grande longueur d’onde et le rayonnement micro-onde à courte longueur d’onde. Pour leur longueur d’onde inférieure au millimètre, ces ondes sont également appelées ondes submillimétriques, comme en témoignent les installations d’astronomie qui capturent ces ondes du cosmos, comme l’observatoire submillimétrique de Caltech en Californie et le télescope submillimétrique Heinrich Hertz en Arizona.
Comme les ondes infrarouges, dont les ondes térahertz sont parfois considérées comme une partie, le rayonnement térahertz est émis en petites quantités par tous les objets quelle que soit la température, ce qui signifie tout dans l’univers. Cependant, contrairement aux ondes du spectre proche infrarouge, les ondes térahertz sont présentes en petites quantités. Comme les infrarouges et les micro-ondes, ils se déplacent en ligne droite et sont non ionisants, sûrs et non radioactifs. Ils peuvent voyager à travers une variété de matériaux non conducteurs, y compris les vêtements, le papier, le carton, le bois, les bâtiments, la céramique et le plastique. Ils peuvent également voyager à travers le brouillard et les nuages - plus efficacement que l’infrarouge – mais pas le métal ou l’eau. Comme la lumière infrarouge, ces ondes sont presque complètement bloquées par l’atmosphère terrestre.
Les ondes térahertz se sont avérées difficiles à générer et à observer, en tant que sources de rayonnement térahertz fiables qui ne se sont développées que dans les années 1990. Ceux-ci incluent le gyrotron, l’oscillateur à onde arrière, les sources de lumière synchrotron, le laser infrarouge lointain, le laser à cascade quantique, le laser à électrons libres et les sources de photomélange. Depuis les années 1990, la recherche sur ces ondes a décollé, grâce à la commercialisation et à l’application de ce rayonnement a été lente. Les applications proposées incluent l’imagerie médicale, la sécurité, l’analyse des matériaux, l’étude de la matière condensée dans des champs magnétiques puissants, l’astronomie submillimétrique, la visualisation d’anciennes couches de peinture sur une œuvre d’art, la communication satellite-satellite ou avion-satellite , et l’imagerie de contrôle qualité pour la fabrication.