Терагерцевый (ТГц) диапазон частот интересен для исследований. Его излучение используется для сканирования и неразрушающего контроля, а также для воздействия на состояния вещества. Ученые разрабатывают мощные источники ТГц‑излучения.
«Терагерцевое излучение неионизирующее, проникает во многие вещества, сохраняя их структуру. Это делает его полезным для сканирования и контроля. Например, в аэропортах уже используются ТГц‑сканеры, а на производствах – для проверки упаковок. ТГц‑диапазон может стать основой новых стандартов связи. Особенно перспективно его использование для воздействия на кристаллические решетки, что позволяет изменять свойства веществ, включая создание временной намагниченности или сверхпроводимости», – пояснила инженер ИЯФ СО РАН Евгения Волчок.
Источники терагерцевого излучения делятся на два типа: с широким спектром и мощными импульсами или с узкой спектральной линией. Для получения узкополосного излучения необходимо возбудить долгоживущие колебания в веществе, что технически сложно. Примером мощного источника с узким спектром являются лазеры на свободных электронах, такие как новосибирский НЛСЭ ИЯФ СО РАН, но они большие и дорогие. Инженеры разрабатывают методы генерации терагерцевого излучения в плазме для создания компактных установок.
Специалисты ИЯФ СО РАН разработали метод генерации узкополосного терагерцевого излучения в плазме с помощью встречных волн с разными поперечными профилями. Евгения Волчок объяснила, что в ионизированном газе создаются долгоживущие колебания, которые при переходе в вакуум превращаются в терагерцевое излучение. Однако эти колебания не могут выйти в вакуум самостоятельно. Решение – запуск двух лазерных импульсов навстречу друг другу с разными поперечными профилями, что создает нескомпенсированный электрический ток и излучение на удвоенной частоте. Следующий шаг – повышение эффективности преобразования энергии плазмы в излучение путем столкновения широких волн с мелкомасштабной модуляцией интенсивности.
Инженеры предложили создавать волны парой лазерных пучков с малым углом относительно осей, что увеличивает эффективность излучения на два порядка. Это достигается за счет более широких волн, которые позволяют закачать и излучить больше энергии и имеют меньшую дифракцию, что увеличивает область излучения. Физики разработали теорию и моделирование, показав, что эффективность терагерцевого источника достигает одного процента при использовании этого механизма. Евгения Волчок отметила, что это открывает путь к созданию компактных источников узкополосного терагерцевого излучения для различных приложений.
Эксперты намерены провести эксперименты по созданию терагерцевых волн в плазме с использованием улучшенного метода. Их цель – подтвердить, что параметры излучения, полученные в ходе моделирования, могут быть достигнуты на практике.
Источник: наука.рф
распечатать статью
