Терагерцовое электромагнитное излучение — это электромагнитное излучение диапазона от 0.1 до 30 терагерц, занимающее во всем спектре место между длинноволновым инфракрасным светом и микроволновым излучением. В настоящее время терагерцовые волны начинают широко применяться в системах контроля и безопасности, в промышленных установках, в астрономических исследованиях, в науке и в медицине, где они становятся более безопасной для людей заменой рентгеновской техники. Но традиционные методы получения волн терагерцового диапазона используют габаритные и дорогостоящие установки, в которых очень часто используется криогенное охлаждение до сверхнизких температур. Все вышеперечисленное обуславливает интерес ученых к разработке компактных источников терагерцового излучения, которые можно использовать в портативной и переносной электронной аппаратуре. Достаточно значимого успеха в этом направлении удалось добиться ученым из Северо-западного университета, которые создали миниатюрный источник терагерцового излучения мощностью 215 микроватт, способный работать при комнатной температуре.
Новый компактный источник терагерцового излучения очень напоминает лазерный диод, который применяется в обычных DVD- и CD-плеерах. Терагерцовое излечение внутри этого прибора получается за счет нелинейного смешивания двух лучей инфракрасного света с длинами волн 9.3 микрона и 10.4 микрона, которое происходит внутри однокаскадного квантового лазера. В качестве источников света для работы квантового лазера являются два обычных твердотельных полупроводниковых лазера, которые уже достаточно давно выпускаются промышленностью в больших количествах.
Получившийся источник может работать в импульсном режиме и генерировать терагерцовое излучение в достаточно широком диапазоне, от 1 до 4.6 терагерца, но для того, чтобы изменить его частоту требуется физическое изменение некоторых параметров квантового лазера, что ставит под сомнение целесообразность его применения в системах, где требуется оперативная перестройка частоты. «Используя два инфракрасных лазера, работающие при комнатной температуре, мы преодолели так называемый температурный барьер. Теперь нам осталось повысить выходную мощность источника, после чего можно будет думать о его практическом использовании в системах, работающих на одной фиксированной частоте» — рассказывает профессор Мание Рацеги (Manijeh Razeghi), профессор из Северо-западного университета, — «Ведь в большинстве случаев требуется мощность источника на уровне милливатта и выше».
Достигнутый уровень выходной мощности, которая равна 215 микроваттам, превышает в три раза аналогичные показатели других компактных источников микроволнового излучения. Такое повышение мощности стало возможным за счет использования в своих целях фазовых эффектов Черенкова, противоотражающих внутренних покрытий, инновационных систем инжекции электрического тока и других технологических новшеств. В ближайшем будущем исследователи сосредоточат свои усилия на том, чтобы добиться возможности непрерывной работы их источника терагерцового излучения и возможности перестройки частоты работы устройства без необходимости изменений его физических параметров.
Источник:
