Техника - молодёжи 2009-07, страница 9
фундаментальную основу функционирования квантового генератора. В 90-е гг. прошлого века американским исследователям удалось решить проблему с помощью искусственно созданного синтетического кристалла, энергетические уровни в котором весьма близки друг к другу. И в 1994 г. Федерико Капассо из компании Bell Labs, что в Мюррей-Хил, штат Нью-Джерси, и Джером Фэйст, ныне работающий в швейцарском Университете кантона Невшатель, первыми построили лазер, основанный на сверхрешётках. Однако при внимательном рассмо- Сверхрешётка - это слоёный кристалл, состоящий из строго чередующихся слоёв го одного, то другого материала толщиной всего в несколько атомов. Приставка «сверх» отражает здесь наличие периодической структуры ещё большего размера, чем период кристаллической решётки. трении оказалось, что квантово-кас-кадные лазеры такого типа способны генерировать колебания в ранее недоступном центральном участке инфракрасного диапазона, но «не дотягивают» до терагерцевых частот. Кроме того, как выяснилось, терагерцевое излучение обладает ещё одним нехорошим свойством: материал, который генерирует волны, тут же их и поглощает; какой может быть практический смысл в таком приборе? Лишь в начале нынешнего столетия Алессанлро Треликуччи из Национального центра нанонауки и нанотехноло-гии в Пизе, Италия, вместе с коллегами из Туринского политехнического института и Кембриджского университета смог предложить довольно хитрый метод отвода излучения. Равномерно распределённые между слоями решётки волноводы успевают вывести излучение за её пределы, прежде чем оно полностью затухнет. Учёные стали первыми, кому удалось сконструировать лазер, работающий на частоте 4,4 ТГц, сообщил журнал Nature. Однако прибор этот работает только при температурах, не превышающих 30 К. А это значит, к нему нужна охлаждающая установка, заметно удорожающая систему, делающая возможным её использование лишь в лабораторных условиях. А потому специалисты фирмы Tcraview, базирующейся в одном из научных парков в предместьях Кембриджа, предложили иной принцип получения терагерцевого излучения. Оказывается, если на некоторые виды полупроводниковых кристаллов воздействовать очень короткими световыми импульсами лазеров видимого или инфракрасного диапазона, то они начинают испускать короткие вспышки терагерцевых волн. И опять же, сконструированная инженерами Teraview опытная модель оказалась довольно громоздкой; она с трудом влезает на заднее сиденье автомобиля. Самый крупный узел — лазер, «прожигающий» полупроводники. Специалисты компании планируют заменить его мощным прибором нового поколения — диодным лазером. «В перспективе мы сможем создать устройство размером с пульт дистанционного управления от обычного телевизора», — обещает один из руководителей Teraview Майкл Пеппер. Обо всех этих и многих других трудностях освоения терагерцевого диапазона был отлично осведомлён выпускник прославленного МФТИ Вячеслав Муравьёв. Он также прекрасно понимал, что приборы, которые имеют размер около метра и цену от 100 тысяч до миллиона долларов, никогда не станут массовыми. Нужны качественные, компактные и недорогие устройства. Вот их-то и удалось создать Муравьёву и его коллегам. Установка для терагерцевых исследований. Линзы выглядят непрозрачными - так оно и есть, потому что они фокусируют не видимый свет, а волны терагерцевого диапазона. «Мне отчасти повезло, - пояснил Вячеслав. — Я изучал так называемые плазменные волны и обнаружил, что на наноструктурах их частота попадает как раз на терагерцевый диапазон. Остальное было, как говорится, делом техники». Плазма, как известно, пятое состояние вещества — ионизированный газ, состоящий из одних атомов с сорванными с них электронными оболочками. В лабораториях плазму получают в результате электрического разряда в газах - при помощи вольтовой дуги, искровою или тлеющего разряда и т.д. Есть также плазма и в твёрдых телах, она состоит из газа электронов, перемещающихся относительно неподвижных атомных остовов. При возникновении флуктуации электронной плотности в плазме — газе электронов начинают распространяться плазменные волны — подобно волнам на поверхности воды. Сталкиваясь с молекулами воздуха и иными частицами, плазма порождает разного рода излучения. В природе они проявляют себя, например, в виде магнитных бурь и полярного сияния. В лаборатории Муравьёву удалось подобрать наноструктуры, сместившие это излучение в область терагерц. Окончание на С. 49. - Схема расположения слоёв полупроводниковой структуры, используемой в детекторе ■ Слой доноров {атомы кремния) Схема расположения слоёв полупроводниковой структуры, используемой в детекторе ■ Слой доноров {атомы кремния)
10пт 50пт Защитный слон Спейсер - разделительный спой 18 пт Квантован яма Затвор 10пт 50пт Защитный слон 50 пт Спейсер - разделительный спой 18 пт Квантован яма 765 пт Барьер Затвор wwwtnn .magozin.ru |
