Znajdź zawartość

Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda i University of Leeds skonstruowali półprzewodnikowy laser terahercowy o rozbieżności (dywergencji) znacznie mniejszej niż w dotychczasowych laserach. Dzięki temu nowe będzie można w pełni wykorzystać możliwości, jakie daje laser terahercowy. Fale terahercowe z łatwością przechodzą przez wiele różnych materiałów, dzięki czemu mogą być stosowane zarówno w systemach bezpieczeństwa do wykrywania ukrytej broni czy materiałów biologicznych, w medycynie do obrazowania guzów nowotworowych czy w inżynierii do wykrywania uszkodzeń w materiałach. Niestety obecnie wykorzystywane lasery terahercowe w wielu przypadkach nie mogą być wykorzystane, ponieważ ich promień jest bardzo rozproszony - mówi Federico Capasso z Harvard University. Dzięki umieszczeniu na fasecie lasera specjalnej struktury optycznej byliśmy w stanie uzyskać wysoce skolimowany promień i wysoką koncentrację mocy bez konieczności stosowania konwencjonalnych drogich i nieporęcznych soczewek - dodaje. Co ciekawe, we wspomnianej strukturze wykorzystano metamateriały, o których od paru lat głośno jest w nauce.

Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda stworzyli pierwszy w historii terahercowy laser, który pracuje w temperaturze pokojowej. Laser powstał w Capasso Lab i jest dziełem profesora Federico Capasso oraz Michaiła Belkina. To kaskadowy laser kwantowy. Pierwsze urządzenie tego typu zostało wynalezione w 1994 roku właśnie przez profesora Capasso i jego zespół z Bell Labs. Lasery emitujące promienie o średniej długości wykorzystywane są obecnie zarówno w przedsiębiorstwach prywatnych jak i na uczelniach. Dzięki przejściu ze średnich długości fali na fale terahercowe (30-300 μm), światło emitowane przez lasery jest w stanie przeniknąć papier, ubrania, karton, plastik i wiele innych materiałów. Można je więc wykorzystać do wykrywania broni, związków chemicznych i biologicznych ukrytych w zapieczętowanych paczkach. Światło tego typu przyda się też do odnajdowania miniaturowych uszkodzeń statków kosmicznych czy w obrazowaniu medycznym, gdzie pozwoli wykrywać guzy. Jednak dotychczas terahercowe lasery miały jedną, za to bardo poważną wadę. Pracowały prawidłowo tylko w bardzo niskich temperaturach. Musiały być chłodzone ciekłym helem, co znacznie ograniczało ich zastosowanie. Aby przezwyciężyć tę niedogodność, akademicy z Harvardu skonstruowali kwantowy laser kaskadowy, który emituje fale o dwóch długościach - 8,9 μm i 10,5 μm. Gdy "zmieszamy" obie długości fali, laser emituje falę o częstotliwości 5THz (odpowiada to długości 60 μm). Moc lasera wynosi 7 mikrowatów w temperaturze -193,15 stopni Celsjusza, przy temperaturze -23,15 stopni Celsjusza uzyskano moc 1 mikrowata, a moc 300 nanowatów udało się uzyskać w temperaturze 26,85 stopni Celsjusza. Profesor Belkin mówi, że optymalizując strukturę półprzewodnika wykorzystanego do budowy lasera można zwiększyć jego moc w temperaturze pokojowej do poziomu miliwatów.