Исследователи из RIKEN разработали портативное устройство, которое эффективно использует терагерцовый диапазон электромагнитного спектра для облучения объектов без вредного излучения. Они оптимизировали методы и использовали специальные материалы, чтобы улучшить выходную мощность терагерцевой волны и сделать устройство миниатюрным. Эта технология обладает потенциалом для различных приложений, включая неразрушающую визуализацию и квантовые исследования, и уже привлекает внимание промышленности.
Существует множество технологий, которые используют различные участки электромагнитного спектра, от смартфонов и телевизоров до инфракрасных приборов на космическом телескопе Джеймса Уэбба и высокоскоростных беспроводных телекоммуникационных устройств, работающих на микроволнах. Однако существует забытая область между микроволнами и инфракрасным светом, известная как терагерцовый диапазон. Терагерцовые волны обладают потенциалом для множества захватывающих применений, включая возможность наблюдения сквозь материалы или внутри них, аналогично рентгеновским лучам. Однако, в отличие от рентгеновских лучей, терагерцовые волны не являются ионизирующим излучением, что делает их безопасными для использования.
Однако развитие терагерцовых технологий затруднено тем, что было сложно адаптировать микроволновые или видимые световые технологии к терагерцовому диапазону с достаточными размерами и выходной мощностью. Например, один из подходов состоял в создании электрических устройств, которые генерируют высокочастотные сверхкороткие микроволны. Однако это было сложно из-за необходимости оптимизированных параметров для достижения высоких электрических характеристик.
Альтернативный подход заключается в использовании нелинейных кристаллов для преобразования более коротких высокочастотных волн инфракрасного света в терагерцовые волны. В RIKEN мы изучаем этот подход и пытаемся разработать мощные источники терагерцовых волн размером с ладонь для промышленности и фундаментальных исследований. Недавно мы добились значительного прогресса в достижении этой цели и начали сотрудничать с промышленными партнерами.
Мы сфокусировались на использовании ниобата лития, нелинейного кристалла, который генерирует терагерцовые волны при облучении лазерным излучением ближнего инфракрасного диапазона. Когда я возглавил исследовательскую группу в 2010 году, получить достаточно мощные терагерцовые волны с помощью этого метода было невозможно, несмотря на продолжительные исследования.
В 2011 году мы были вынуждены приостановить наши лабораторные исследования после сильного землетрясения в Сендае, Япония. В этот период я вспомнил о результатах предыдущего эксперимента, который привлек мое внимание, и нашел интересную подсказку для дальнейшей работы.
Мы использовали лазер ближнего инфракрасного диапазона с наносекундными импульсами. Результаты показали, что генерация терагерцовых волн изменялась в зависимости от длительности входного лазерного импульса. Это вызвало у меня вопросы, и я начал исследовать этот феномен.