Российские учёные усилили ТГц-волны в разы за счёт сапфировых волокон
Российские ученые из МГТУ им. Н.Э. Баумана и ИСВЧПЭ РАН разработали инновационную технологию, которая позволяет значительно усилить терагерцевое (ТГЦ) излучение. Эта технология основана на использовании сапфировых волокон, которые были выращены и нанесены на поверхность антенны, генерирующей ТГЦ-волны. Усиление излучения имеет широкий спектр применения в медицинской диагностике, археологии, сканировании пассажиров в аэропортах и системах связи.
Российские ученые создали терагерцевый излучатель большой площади со специальной цилиндрической оптикой на основе сапфировой микролинзы. Это позволило усилить мощность терагерцевого излучения в 8,5 раза, что приведет к повышению эффективности ТГЦ-технологий. На сегодняшний день эти технологии применяются в различных областях, таких как медицина, безопасность и связь. Информацию о разработке ученых передало RT, основываясь на сообщении пресс-службы РНФ. Результаты исследования опубликованы в журнале «Applied Physics Letters».
В исследовании принимали участие сотрудники Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН и Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана.
Терагерцевое излучение (ТГЦ-излучение) относится к субмиллиметровому диапазону и имеет длину волны около 1 мм и меньше. Оно используется для исследования структуры биологических тканей, обнаружения патологий, просвечивания багажа на контрольных пунктах и сканирования археологических находок. Одним из важных преимуществ такого излучения является его безопасность для человека в отличие от рентгеновского излучения. Кроме того, ТГЦ-излучение находит применение в космической связи.
Для генерации такого излучения используются фотопроводящие антенны, которые преобразуют лазерный луч в ТГЦ-волны. Однако мощность таких антенн ограничена их физическими свойствами.
Авторы исследования нашли способ усилить мощность терагерцевого излучения, добавив на поверхность антенны особую линзу. Для ее создания ученые сначала вырастили сапфировые кристаллы в форме тонких волокон, а затем нанесли их на рабочую поверхность антенны.
Эксперименты показали, что устройство, которое использует сапфировые линзы, позволяет усилить мощность ТГЦ-волн в 8,5 раза по сравнению с аналогичной антенной без сапфировых линз.
«Мы создали излучатель большой площади, который может легко интегрироваться в современные системы для ТГЦ-визуализации, используемые, например, для сканирования живых тканей и различных материалов. Наш подход с использованием сапфирового волокна в качестве эффективной микролинзы позволит расширить применение ТГЦ-детекторов в медицинских устройствах, экологическом мониторинге и системах безопасности», — рассказал RT заместитель директора по научной работе ИСВЧПЭ РАН и старший научный сотрудник лаборатории квантово-каскадных лазеров МФТИ Дмитрий Пономарев.
В будущем ученые планируют проверить эффективность устройства с использованием лазеров повышенной мощности и оптимизировать форму излучателя антенны.
