Российские учёные разработали оригинальные широкоапертурные терагерцовые излучатели для генерации интенсивных ТГц импульсов и предложили новый метод повышения их эффективности. Это позволит повысить эффективность ТГц-технологий, которые применяются для диагностики в медицине, сканирования археологических находок, просвечивания пассажиров и багажа в аэропортах, в системах связи и ряде других сфер.
Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Applied Physics Letters.
Исторически терагерцовый (ТГц) диапазон частот, граничащий с микроволновой и инфракрасной (ИК) областями шкалы электромагнитного спектра, получил название «ТГц щель» из-за отсутствия эффективных источников и детекторов ТГц излучения, а также элементов управления ТГц пучками. На сегодняшний день принято считать, что ТГц диапазон соответствует частотам 0.1-10 ТГц, или в длинах волн: 0.03-3.0 мм. Излучение ТГц диапазона имеет ряд уникальных особенностей — оно чувствительно к содержанию и состоянию воды в водосодержащих системах, включая биологические ткани, и способно проникать сквозь неполярные диэлектрические материалы, такие как бумага, пластик, ткани, дерево, керамика и др., являющиеся непрозрачными в видимом и ИК диапазонах.
В настоящий момент активно развиваются ТГц спектроскопические и изображающие системы, которые по своему пространственному разрешению превосходят аналогичные системы из радио и миллиметрового диапазонов. При этом ключевые, и главное, высокоэффективные элементы таких систем — оптоэлектронные преобразователи коротких лазерных импульсов, используемые для генерации и детектирования ТГц импульсов, отсутствуют на отечественном рынке.
Исследователи из ИСВЧПЭ РАН, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ИОФ РАН, МФТИ и ИФТТ РАН разработали оригинальные широкоапертурные ТГц излучатели, а также предложили новый подход по увеличению их эффективности, который заключается в создании специальной микролинзы на основе сапфировых волокон, способной эффективно концентрировать энергию лазерного излучения вблизи электродов излучателя. Эксперимент показал значительное увеличение генерируемой мощности ТГц излучения до 100 мкВт при сохранении высокого отношения между регистрируемым сигналом и шумом спектрометра.
Мы разработали уникальные для России широкоапертурные излучатели для создания отечественных систем спектроскопии и построения изображений в ТГц диапазоне, а также совместно с коллегами предложили оригинальный способ увеличения эффективности излучателей за счёт использования микролинзы на основе массива из профилированных сапфировых волокон — сообщил Дмитрий Пономарёв, инициатор работы, заместитель директора ИСВЧПЭ РАН и ведущий научный сотрудник МГТУ им. Н.Э. Баумана.
