Русская фотопроводящая антенна

Question

Есть фамилии с русским окончаниями. Русская наука развивается

3.04.2024
Русские физики сконструировали фотопроводящую антенну большой площади — прибор, преобразующий свет лазера в терагерцевое (ТГц)-излучение, — эффективность которой в 8,5 раз выше аналогов. Авторы добились этого благодаря сапфировым микролинзам, которые направляли лазерные лучи четко на рабочий материал устройства. Предложенная технология позволит генерировать интенсивные ТГц-волны высокой мощности, которые могут использоваться в медицине для обнаружения опухолей и других патологий живых тканей, в системах сканирования багажа, а также в археологии для исследования артефактов. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

Терагерцевое (ТГц) излучение — электромагнитные волны длиной от десятков микрометров до миллиметра — считается перспективным инструментом для «просвечивания» самых разных объектов. С его помощью можно исследовать строение живых тканей, выявляя различные патологии — например, раковые опухоли, просвечивать багаж в пунктах досмотра, а также сканировать археологические находки. Важное преимущество ТГц-излучения состоит в том, что оно абсолютно безопасно для человека — в отличие от рентгеновского, которое в высоких дозах может приводить к повреждению тканей и мутациям в ДНК. Поэтому в последние 30 лет ученые развивают источники ТГц-излучения. Одни из самых перспективных — фотопроводящие антенны, это устройства, которые преобразуют лазерное излучение в волны ТГц-диапазона. Такие антенны работают при комнатной температуре и позволяют генерировать электромагнитные волны в широком диапазоне частот. Однако эффективность преобразования света лазера в ТГц-излучение у них до сих пор недостаточно высокая из-за того

В и к и н г · Accepted Answer

что сложно локализовать большое количество носителей заряда в области электродов антенны. Из-за этого мощность существующих фотопроводящих антенн ограничена, и ученые пытаются улучшить их характеристики.

Ранее исследователи из Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН (Москва) и Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (Москва) с коллегами теоретически описали подход, позволяющий повысить эффективность фотопроводящих антенн, добавив в их конструкцию сапфировые линзы, поскольку этот материал хорошо преломляет свет. Согласно предложенной идее, эти линзы должны фокусировать лазерное излучение таким образом, что оно до 10 раз эффективнее улавливается прибором и в результате преобразуется в ТГц-излучение высокой мощности.

В новом исследовании авторы экспериментально проверили этот подход, сконструировав фотопроводящую антенну большой площади (размером в 0,1 квадратного миллиметра, что в 100 раз больше аналогов) с сапфировыми линзами. Авторы вырастили кристаллы сапфира в виде тонких волокон, после чего нанесли их на поверхность полупроводника — рабочего материала антенны, преобразующего свет в ТГц-излучение.

Затем авторы оценили эффективность полученного устройства, направив на него лазерный луч и измерив, какую мощность ТГц-излучения можно получить. Эксперимент показал, что мощность ТГц-волн, генерируемых новым прибором, в 8,5 раз превосходит показатели аналогичной антенны большой площади без сапфировых линз.

В и к и н г · Answer

«Сконструированный нами излучатель большой площади можно легко интегрировать в современные установки для ТГц-визуализации, используемые, например, для сканирования живых тканей и различных материалов, а предложенный подход — использование сапфирового волокна в качестве эффективной микролинзы — позволит расширить применение ТГц-детекторов в медицинских устройствах, экологическом мониторинге и системах безопасности. В дальнейшем мы планируем проверить, можно ли еще увеличить эффективность ТГц-излучателей, если использовать лазеры повышенной мощности, а также оптимизировать топологию самого излучателя», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Дмитрий Пономарев, заместитель директора по научной работе ИСВЧПЭ РАН и старший научный сотрудник лаборатории квантово-каскадных лазеров МФТИ.

Русская фотопроводящая антенна

Мудрость форума: Социальная жизнь

Выбор редакции