Читать «Юный техник, 2003 № 02» онлайн - страница 7

В общем, не случайно специалисты называют эту малоизученную область спектра терагерцовой «дырой».

Обещания Тредикуччи

Один из возможных подходов в освоении терагерцового диапазона — создать необходимый материал, а не искать его в природе.

Некоторое время назад ученые выяснили, что «длину» энергетического перехода электрона можно менять, если задержать его в тонком слое полупроводникового материала, например, в арсениде галлия. Параметры перехода зависят от толщины слоя.

Теоретически можно создавать «нереальные» энергетические уровни. Надстроенные друг над другом, они образуют «суперрешетку», или синтетический кристалл, который действует как материал с искусственными энергетическими переходами. Его-то и можно использовать в качестве рабочего тела лазера.

В 1994 году Федерико Капассо из компании Bell Labs, что в Мюррей-Хил, штат Нью-Джерси, и Джером Фэйст, работающий в швейцарском Университете кантона Невшатель, построили лазер, основанный на суперрешетках. Он способен генерировать колебания в ранее недоступном центральном участке инфракрасного диапазона. Однако настоящий терагерцовый лазер оставался для ученых мечтой вплоть до самого недавнего времени.

Дело в том, что терагерцовое излучение обладает одним досадным свойством: материал, который генерирует волны, сам же их и поглощает. А какой смысл создавать суперрешетку, если она поглощает терагерцоеые волны еще до того, как они выйдут за ее пределы?

Однако в начале 2002 года Алессандро Тредикуччи из Национального центра нанонауки и нанотехнологии в Пизе, Италия, вместе со своими коллегами из Туринского политехнического института и Кембриджского университета предложил модель, в которой использован принципиально новый метод отвода излучения.

Подробности авторы не раскрывают, однако известно, что равномерно распределенные между слоями решетки волноводы успевают вывести часть излучения за ее пределы, прежде чем оно полностью затухнет.

Таким образом удалось сконструировать первый лазер, работающий на частоте 4,4 терагерца. Понятно, он еще далек от совершенства и работает только при температурах, не превышающих 30 градусов по шкале Кельвина. «Наша следующая цель — довести рабочую температуру лазера до азотного уровня, то есть до 77 градусов Кельвина, — объясняет Тредикуччи. — Хотя вырастить кристалл, который состоит из 1500 отдельных слоев, непросто, перспективы у нас неплохие. Соответствующую технологию — молекулярно-пучковую эпитаксию — уже широко используют в производстве электронных чипов для мобильных телефонов»…

Положение терагерцового диапазона в электромагнитном спектре.

Вместо рентгена

Еще один способ получения терагерцового излучения разрабатывают сотрудники небольшой фирмы Teraview, расположенной в предместьях Кембриджа.

В 80-е годы XX века ученые установили: если некоторые виды полупроводниковых кристаллов прожигать очень короткими импульсами лазеров видимого или инфракрасного диапазона, то они начинают испускать короткие вспышки терагерцовых волн. Именно это свойство полупроводников разрабатывают инженеры Teraview, чтобы затем исследовать молекулярный состав различных веществ.