`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Создан самый мощный терагерцевый квантовый каскадный лазер

+22
голоса

Во многих областях, будь то диагностические снимки, анализ неизвестных веществ или сверхбыстрая связь – источники терагерцевого излучения становятся все более и более важными. Существенный прорыв был достигнут в Венском технологическом университете.

Терагерцевые волны невидимы, но невероятно полезные: они могут проникать сквозь большинство материалов, которые непрозрачны для видимого света, и они идеально подходят для обнаружения различных молекул. Терагерцевое излучение может быть получено с помощью крошечных квантовых каскадных лазеров, шириной всего несколько миллиметров. Это особый вид лазеров состоит из специально собранных полупроводниковых слоев в нанометровом масштабе. В Венском технологическом университете (ВТУ) был недавно установлен новый мировой рекорд: с помощью специальной техники слияния две симметричные лазерные структуры были объединены, дав в результате четырехкратное увеличение интенсивности лазерного излучения.

Для электронов в каждом слое квантового каскадного лазера разрешены только некоторые дискретные уровни энергии. При правильно приложенном напряжении, электроны будут переходить от слоя к слою, излучая на каждом шаге энергию в виде электромагнитных волн. Таким образом с высокой эффективностью можно получить экзотическое терагерцевое излучение с длинами волн в субмиллиметровом диапазоне (между микроволнами и инфракрасным излучением).

Многие молекулы поглощают свет в этой области спектра очень характерным образом, что позволяет рассматривать особенности поглощения в качестве «оптического отпечатка пальца». Вследствие этого, терагерцевое излучение может быть использовано для химических детекторов. Оно также играет важную роль для медицинской визуализации. С одной стороны, это неионизирующее излучение, его энергия значительно ниже, чем у рентгеновского, поэтому оно не опасно. С другой стороны, его длина волны короче, чем у микроволнового излучения, что означает, что оно может быть использовано для создания изображений высокого разрешения.

Для измерения объектов на расстоянии и для медицинской визуализации требуются компактные источники света с очень высокой оптической мощностью.

Возможный способ увеличить мощность лазера заключается в использовании большего количества полупроводниковых слоев. Большее число слоев означает, что электроны большее число раз изменяют свои энергетические состояния, когда они проходит через структуру, и, следовательно, количество испускаемых фотонов увеличивается. Производство таких многослойных структур, однако, крайне сложно. Команда проф. Карла Унтеррайнера (Karl Unterrainer) в Институте фотоники ВТУ теперь достигла успеха в соединении двух отдельных квантовых каскадных лазеров с помощью так называемого процесса склеивания. «Это работает только для очень специфической конструкции квантовой структуры каскада, - сказал Кристоф Дойч (Christoph Deutsch). - При стандартном квантовом каскадном лазере это определенно было бы невозможно». Здесь требуются симметричные лазеры, в которых электроны могут проходить в обоих направлениях. Команде пришлось изучить и компенсировать асимметрии, которые, как правило, возникают в лазере.

Чем больше число слоев, тем больше генерируется фотонов. В дополнение к этому, эффективность повышается благодаря улучшенным оптическим свойствам. Именно поэтому удвоение числа слоев, в конечном итоге, приводит к учетверенной мощности. Предыдущий мировой рекорд для терагерцевых квантовых каскадных лазеров почти 250 мВт был установлен в Массачусетском технологическом институте (MIT). Лазер в ВТУ в настоящее время генерирует излучение мощностью 1 Вт. Это не просто еще один рекорд, преодоление порога 1 Вт считается важным шагом для применения терагерцевых лазеров в различных технологических областях.

Создан самый мощный терагерцевый квантовый каскадный лазер

Недавно разработанный в Венском технологическом университете квантовый каскадный лазер

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT