Высокая эффективность подтверждена экспериментально
Терагерцовое излучение, представляющее собой нечто среднее между инфракрасным светом и микроволнами, обладает целым рядом необычных свойств. Оно способно проникать сквозь непрозрачные материалы, селективно взаимодействовать с веществами, тем самым допуская их идентификацию, и даже ускорять элементарные частицы. Заманчивые перспективы научных и практических приложений терагерцового излучения заставляют учёных во всём мире активно работать над созданием эффективных источников данного излучения.
Проблема состоит в том, что терагерцовое излучение нельзя генерировать ни как свет – лазерными методами, ни как микроволны – методами электроники. Приходится изобретать специальные методы конкретно для этого излучения. Одним из таких методов является оптическая ректификация лазерных импульсов сверхкороткой (фемтосекундной) длительности в кристалле ниобата лития. Свойства кристалла таковы, что он выделяет из лазерного импульса его огибающую, как бы очищая ее от колебаний оптического поля. Эта огибающая и является источником терагерцового излучения.
Оптико-терагерцовый преобразователь, созданный сотрудниками Университета Лобачевского, представляет собой сэндвич-структуру в виде тонкого, толщиной 30-50 микрон, кристалла ниобата лития, расположенного между двумя кремниевыми призмами. Лазерный импульс распространяется в кристалле как в волноводе и генерирует терагерцовое излучение, расходящееся от него в обе стороны. Испытав полное отражение в призмах, два терагерцовых пучка выходят в воздух параллельно друг другу на небольшом расстоянии, образуя при этом фактически один широкий пучок. Авторами изобретения являются: заведующий кафедрой общей физики радиофизического факультета, профессор Михаил Бакунов и младший научный сотрудник кафедры общей физики Сергей Сычугин.
«Оригинальное решение с симметричным выводом излучения из кристалла в противоположные стороны с последующим формированием единого терагерцового пучка за счет эффекта полного отражения в призмах позволило, прежде всего, преодолеть такой принципиальный недостаток предшествующих преобразователей подобного типа, как наличие провала в спектре генерируемого излучения. Эксперименты показали также высокую эффективность нашего преобразователя и хорошее качество генерируемого терагерцового пучка», – комментирует Михаил Бакунов.
В ходе экспериментального исследования новой сэндвич-структуры излучение титан-сапфирового лазера с энергией импульса 10 мкДж было преобразовано в терагерцовое излучение с шириной спектра свыше 3 ТГц с эффективностью 0,35%. Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Letters.
Фото: Андрей Абрамов (журнал "Столица Нижний”)
