Лазерный мир

Ученым из Австрии, Греции и России удалось разработать источник терагерцового излучения, который побил сразу несколько рекордов. Он чрезвычайно эффективен, а его спектр очень широк и позволяет генерировать волны всего терагерцового диапазона. Статья исследователей была опубликована в журнале Nature Communications.

Терагерцовое излучение используется для проверки безопасности в аэропортах, для медицинских осмотров, а также для проверки качества различных материалов в промышленности. Однако излучение в терагерцовом диапазоне чрезвычайно трудно создавать.

«Терагерцовое излучение обладает уникальными свойствами, — говорит одна из исследователей, сотрудница Института фотоники Венского технического университета Клаудия Гольнер. — Оно может легко проникать во многие материалы, но в отличие от рентгеновских лучей, безвредно, так как не обладает ионизирующими свойствами».

Однако с технической точки зрения терагерцовое излучение находится в очень труднодоступной области частот — в своего рода «нейтральной» полосе между двумя хорошо известными областями. Излучение с более высокими частотами может генерироваться обычными твердотельными лазерами. Низкочастотное излучение, с другой стороны, могут создавать антенны. Самые большие проблемы лежат точно между ними, в терагерцовом диапазоне.

Но исследователям из Венского технического университета и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН совместно с коллегами из Греции удалось создать высокоинтенсивный терагерцевый источник. За основу они взяли инфракрасный лазер. Его особенность в том, что лазерный луч в такой системе пропускается через нелинейную среду. Часть его после прохождения изменяется, увеличивая свою частоту в два раза. Затем эти два вида излучения накладываются друг на друга. Это создает волну, чье электрическое поле обладает очень специфической асимметрией. Волна выбивает электроны из молекул, превращая воздух в плазму, а ее асимметрия позволяет задать необходимое излучение.

Новый метод чрезвычайно эффективен. В ходе него примерно 2,3% подаваемой энергии преобразуется в терагерцовое излучение — то есть на порядки больше, чем может быть достигнуто другими способами. Это приводит к появлению терагерцовых волн с высоким энергиями — вплоть до 200 мкДж. Еще одним важным преимуществом нового метода является то, что с помощью него можно создавать очень широкий спектр терагерцового излучения.

Он позволяет испускать одновременно разные длины волн во всем терагерцовом диапазоне.

Источник: https://indicator.ru/physics/rekordnyi-istochnik-teragercovogo-izlucheniya-21-01-2020.htm