Detección de radiación de terahercios
El rango de frecuencias de terahercios, que ocupa un espacio entre las microondas y la luz infrarroja, ofrece aplicaciones únicas en distintos dominios, incluida la captación de imágenes médicas y de seguridad. Incluso a pesar de estas posibilidades, este rango está poco estudiado. Los dispositivos a base de semiconductores, como el láser de cascada cuántica de terahercios (QCL), representan una innovación rompedora en tecnologías de fuentes que ayuda a llenar el hueco en las frecuencias de terahercios. En el proyecto «Phase-locking of terahertz quantum cascade lasers» (TERAPHASE), financiado por la Unión Europea, los científicos combinaron un QCL de terahercios con una estructura de espectroscopia en dominio temporal (TDS) que utiliza láseres ultrarrápidos para generar y detectar radiación de terahercios. El sistema resultante podría generar pulsos ultracortos, de alta potencia y con resolución de fase que actualmente solo están disponibles en instalaciones de gran escala. Además, el equipo del proyecto obtuvo información más detallada de los procesos ultrarrápidos de los láseres QCL y ayudó a crear herramientas para aplicaciones espectroscópicas. En primer lugar, los científicos querían demostrar el bloqueo de fase en la emisión de QCL con un láser de femtosegundos inyectando luz en su resonador. Teniendo en cuenta que la detección coherente es una propiedad intrínseca de los TDS de terahercios, obtuvieron radiación coherente del QCL. A partir de este resultado, el equipo registró la información en el dominio temporal y de frecuencias con una sola medición. Además, la radiación se concentraba en un intervalo de frecuencias estrecho, algo que no es posible con la técnica de TDS convencional. A continuación, se utilizó el bloqueo de fase para demostrar el bloqueo de modo y la generación de pulsos de terahercios en un QCL. TERAPHASE utilizó técnicas de detección coherente y no coherente para medir los pulsos de QCL con bloqueo de modo. Además de estudiar la dinámica de campos eléctricos de los láseres con bloqueo de modo, el proyecto estudió los parámetros esenciales que determinan el bloqueo de modo, como los tiempos de vida de la ganancia. Además, simulaciones con tiempos de recuperación de la ganancia de alrededor de quince picosegundos mostraron que el bloqueo de modo activo era el mejor método para lograr el bloqueo de modo en QCL. El sistema TDS-QCL de TERAPHASE debería ser especialmente útil cuando se necesita un haz de bombeo de terahercios de banda estrecha en combinación con una sonda de terahercios de banda ancha. Los resultados del proyecto se han documentado en seis artículos.
