Zastosowania inżynierii terahercowej
Obserwowany w ostatnim czasie wzrost zainteresowania technologią THz (lub inaczej technologią fal submilimetrowych) zapoczątkowało stworzenie impulsowego (jednocyklowego) emitera THz — półprzewodnikowego przełącznika fotoprzewodzącego — i późniejszy rozwój spektroskopii THz w domenie czasu (TDS). Od tamtej pory osiągnięto znaczne sukcesy w zakresie stosowania THz-TDS w różnorodnych badaniach prowadzonych metodą obrazowania i spektroskopii. Najnowsze postępy w zakresie układów fal kierowanych, osiągnięte zarówno w konstrukcjach wolnostojących jak i typu "on-chip", rozszerzyły dziedzinę. Celem projektu NOTES (New opportunities in terahertz engineering and science) było opracowanie technologii na podstawie kwantowych laserów kaskadowych (QCL) o częstotliwości THz i układów fal kierowanych oraz zbadanie fizyki częstotliwości THz/skali pikosekundowej niskowymiarowych układów elektronicznych na bazie półprzewodników. Charakterystyka wysokiej częstotliwości elektroniki w nanoskali jest kluczowa dla przemysłu mikroelektronicznego i również ma zasadnicze znaczenie dla środowisk naukowych. Lasery QCL posiadają potencjał przekształcenia technologii THz, ale jednym z istniejących ograniczeń jest ilość promieniowania, jaką można uzyskać z urządzenia i jakość profilu wiązki. W ramach projektu zbadano wiele metodologii tworzenia emisji powierzchniowej i krawędziowej o niskiej dywergencji, a w szczególności poprzez wytrawianie złożonego wzoru (kryształu fotonicznego) na QCL. Lasery THz QCL były również wykorzystywane jako wzmacniacze optyczne, w których słabe impulsy promieniowania THz emitowane przez przełączniki fotoprzewodzące były wzmacniane. Regulowane lasery QCL mogą być przydatne w wielu zastosowaniach. Zbadano wiele technik obrazowania QCL i spektroskopii, z których najciekawszą jest nowatorski schemat umożliwiający wykorzystanie urządzenia QCL zarówno do wytwarzania, jak i detekcji promieniowania THz, przy wysokiej czułości, bardzo krótkim czasie reakcji oraz prostej i kompaktowej konstrukcji. Aby umożliwić zrozumienie przewodności dynamicznej wysokiej częstotliwości niskowymiarowych układów elektronicznych, zespół zbudował układ przesyłowy THz-TDS. Było on w stanie jednocześnie dokonać pomiarów składników polaryzacji ortogonalnej sygnału rozchodzącego się w wolnej przestrzeni i wyodrębnić składniki tensora przewodności układu elektronowego 2D (2DES). Przy użyciu 2DES z równoległym falowodem ustalono i zinterpretowano wpływ potencjału zanieczyszczeń o krótkim i długim zasięgu na charakterystykę wysokoczęstotliwościową 2DES (do 20 GHz) w kontekście teoretycznych modeli przewodności magnetycznej.
Słowa kluczowe
Inżynieria terahercowa, spektroskopia w domenie czasu, układy fal kierowanych, kwantowe lasery kaskadowe, przewodność magnetyczna
