Wykrywanie promieniowania terahercowego Naukowcy korzystający z dofinansowania UE połączyli technologie laserów terahercowych z ultraszybkimi technikami optycznymi w celu stworzenia hybrydowego systemu wykrywania źródła. Powinno to przynieść ogromne korzyści dla zastosowań w spektroskopii. Technologie przemysłowe © Thinkstock Zakres częstotliwości terahercowych zajmuje przedział między mikrofalami a podczerwienią i może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach, w tym obrazowaniu medycznym i skanerach bezpieczeństwa. Pomimo dużego potencjału teoretycznego faktyczne zastosowania tego zakresu nadal są słabo zbadane. Układy półprzewodnikowe takie jak terahercowy kwantowy laser kaskadowy (QCL) stanowią przełom w technologiach źródeł i mogą pomóc w wypełnieniu tej luki. Naukowcy pracujący przy finansowanym ze środków UE projekcie "Phase-locking of terahertz quantum cascade lasers" (TERAPHASE) połączyli terahercowy kwantowy laser kaskadowy z metodą spektroskopii w domenie czasu wykorzystującą ultraszybkie lasery do generowania i wykrywania promieniowania terahercowego. Wynikowy układ powinien generować ultraszybkie, rozdzielone w fazie impulsy o dużej mocy, które obecnie można uzyskiwać jedynie w dużych instalacjach. Ponadto zespół projektu uzyskał lepszy wgląd w ultraszybkie procesy występujące w laserach QCL i przyczynił się do opracowania narzędzi do zastosowań w spektroskopii. W pierwszej kolejności naukowcy podjęli próbę zademonstrowania synchronizacji fazy emisji lasera QCL z laserem femtosekundowym poprzez naświetlanie jego rezonatora. Ponieważ detekcja synchroniczna jest swoistą cechą spektroskopii terahercowej w domenie czasu, pomyślnie uzyskano spójne promieniowanie z lasera QCL. Dzięki temu możliwe było zarejestrowanie podczas jednego pomiaru informacji zarówno w domenie czasu, jak i w domenie częstotliwości. Promieniowanie było przy tym skoncentrowane w bardzo wąskim zakresie częstotliwości, co jest nieosiągalne w przypadku konwencjonalnej techniki spektroskopii w domenie czasu. Następnie posłużono się synchronizacją fazy do zademonstrowania synchronizacji modów z generowaniem impulsów terahercowych z lasera QCL. Do pomiaru impulsów lasera QCL z synchronizacją modów zastosowano zarówno techniki detekcji synchronicznej, jak i niesynchronicznej. Poza zbadaniem dynamiki pola elektrycznego laserów z synchronizacją modów badacze przyjrzeli się też kluczowym parametrom synchronizacji modów, między innymi żywotności wzmocnienia. Przeprowadzono symulacje wykazujące czasy odzyskiwania wzmocnienia rzędu 15 pikosekund, co potwierdziło, że aktywna synchronizacja modów będzie najlepszą metodą synchronizacji modów w laserach QCL. Opracowany w ramach projektu TERAPHASE układ TDS-QCL powinien być szczególnie przydatny, gdy wymagana jest wąskopasmowa wiązka pompowana terahercowo w połączeniu z szerokopasmową sondą terahercową. Wyniki projektu opisano w sześciu artykułach naukowych. Słowa kluczowe Terahercowe, promieniowanie, lasery, system wykrywania źródła, zastosowania w spektroskopii, obrazowanie, kwantowy laser kaskadowy, synchronizacja fazy, spektroskopia w dziedzinie czasu, lasery ultraszybkie, generowanie impulsów, lasery z synchronizacją m
