Aplicaciones de la ingeniería en la banda de los terahercios
El reciente auge del interés en la tecnología de los terahercios (o longitudes de onda submilimétricas) comenzó con el desarrollo de un emisor de THz pulsante (monociclo) —el conmutador fotoconductor semiconductor— y el posterior desarrollo de la espectroscopia THz en el dominio del tiempo (TDS). Desde entonces se ha alcanzado un éxito notable en la utilización de la TDS-THz en un amplio rango de estudios de adquisición de imágenes y espectroscopia. El progreso reciente de los sistemas de ondas guiadas, tanto mediante estructuras autosustentadas como sobre chip, ha ampliado dicho campo. El objetivo del proyecto NOTES (New opportunities in terahertz engineering and science) fue desarrollar tecnologías basadas en láseres de cascada cuántica (QCL) a frecuencias de THz y en sistemas de ondas guiadas, e investigar los aspectos físicos a frecuencias de THz y escalas temporales de picosegundos de los sistemas electrónicos de baja dimensionalidad basados en semiconductores. La respuesta en alta frecuencia de los circuitos electrónicos a escala nanométrica es fundamental en la industria microelectrónica y también es un foco de gran interés científico. Los láseres de cascada cuántica brindan la posibilidad de transformar la tecnología THz, aunque existen actualmente ciertas limitaciones como la intensidad de la radiación acoplable a la salida del dispositivo o la calidad del perfil del haz. En el marco de este proyecto se investigaron una serie de metodologías para controlar la emisión superficial y de borde de baja divergencia, en concreto grabando un diseño intrincado (un cristal fotónico) en un QCL. Estos láseres THz de cascada cuántica también se utilizaron como amplificadores ópticos, en los que se amplificaron pulsos débiles de radiación a THz, emitidos por conmutadores fotoconductores. Los QCL ajustables pueden resultar útiles en multitud de aplicaciones. Se investigó una serie de técnicas de adquisición de imágenes y de espectroscopia por QCL, siendo la más destacable un método novedoso que permite utilizar un láser de cascada cuántica tanto para la generación como para la detección de radiación a THz, todo ello con una sensibilidad elevada, una respuesta muy rápida y un diseño sencillo y compacto. De cara a avanzar en el conocimiento de la conductividad dinámica en alta frecuencia de los sistemas electrónicos de baja dimensionalidad, el equipo investigador elaboró un sistema de transmisión de espectroscopia THz en el dominio del tiempo. Este sistema fue capaz de medir los componentes de la polarización ortogonal de una señal con propagación en el espacio libre y al mismo tiempo extraer los componentes de los tensores de conductividad de un sistema electrónico bidimensional (2DES). Empleando un 2DES con un diseño de guía de onda coplanar se determinó la influencia de los potenciales de corto y largo alcance de las impurezas sobre la respuesta en alta frecuencia (hasta 20 GHz) del sistema electrónico bidimensional, la cual se interpretó dentro del contexto de unos modelos teóricos de magnetoconductividad.
Palabras clave
Ingeniería en la banda de los terahercios, espectroscopia en el dominio del tiempo, sistemas de ondas guiadas, láseres de cascada cuántica, magnetoconductividad
