Российские и европейские физики создали новый тип преобразователей лазерного излучения в терагерцовые волны, который примерно в 50 раз превосходит по мощности уже существующие приборы такого рода. Это позволит удешевить производство излучателей терагерцового излучения, сообщила в четверг пресс-служба Российского научного фонда. Результаты исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics.
Руководитель проекта по гранту РНФ Дмитрий Пономарев и его коллеги выяснили, что очень мощные импульсы терагерцовых волн можно получать при помощи созданного ими устройства, включающего в себя набор из нескольких золотых электродов и светопроводящую подложку из полупроводникового соединения галлия, индия и мышьяка. При облучении лазером и приложении внешнего напряжения это устройство вырабатывает мощные терагерцовые импульсы.
Как объясняют физики, это происходит благодаря тому, что полупроводниковая подложка устроена таким образом, что внутри нее возникают так называемые квантовые точки. Они представляют собой рукотворные структуры, которые ведут себя как искусственные подобия атомов, способные поглощать свет и преобразовать его в другие формы электромагнитных колебаний.
Для повышения эффективности работы квантовых точек ученые покрыли поверхность полупроводниковой подложки при помощи специально устроенных электродов из золота, которые были похожи по своей форме на миниатюрные расчески. При пропускании тока через эти электроды возникает электрическое поле, которое ускоряет миграции носителей заряда внутри полупроводника и заставляет их активнее взаимодействовать с «дырками», областями положительного заряда, и вырабатывать терагерцовые волны.
«Предложенная нами технология позволит сделать источники терагерцовых волн доступнее для практических применений в медицине и технике, поскольку она легко масштабируема для производства. Более того, данная разработка не требует сверхмощных дорогих лазеров для генерации терагерцовых волн, что также будет существенным преимуществом», - пояснил заместитель директора Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН (Москва) Дмитрий Пономарев.
Последующие опыты показали, что подобная форма электродов примерно в 50 раз повысила эффективность работы преобразователя лазерного излучения в пучки терагерцового излучения по сравнению с его уже существующими аналогами. Это позволит значительным образом уменьшить мощность лазерных импульсов, прикладываемых для выработки терагерцовых волн, что сделает источники терагерцовых волн доступнее для потребителей, подытожили ученые.
Терагерцовые волны могут использоваться для сверхбыстрой передачи информации, а также создания различных медицинских и научных приборов, использующих это излучение для получения изображений внутренних органов и различных объектов неживой природы. Проблема заключается в том, что создание компактных и мощных источников и приемников подобных волн оказалось очень сложной задачей, из-за чего терагерцовые излучатели пока редко применяются на практике.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ
