Терагерцовый диапазон расположен между инфракрасным и радиодиапазонами. Прежде он не был доступен исследователям из-за отсутствия технической базы. Новые фильтры открывают возможность для исследования полупроводниковых материалов и кристаллов, которые будут использоваться при создании различных приборов.
«Мы стали первыми в мире, кому удалось доказать, что метод субдискретизации работает в данном диапазоне… Терагерцовый имиджинг, то есть визуализация объектов с использованием терагерцового излучения, может применяться для исследования биологических объектов, в том числе в медицинской диагностике, поскольку терагерцовое излучение безопасно для человека», — рассказала научный сотрудник АТИЦ НГУ и младший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Алина Рыбак.
Импульсная терагерцовая спектроскопия — спектроскопический метод исследования, основанный на электромагнитных переходных процессах, генерируемых фемтосекундными лазерными импульсами. Эти процессы происходят на субпикосекундных временных масштабах и генерируют одиночные периодические колебания электромагнитного поля со спектром от 50 Ггц до 6 ТГц и выше.
«Терагерцовый диапазон находится между инфракрасным и радиодиапазонами, он небольшой и долгое время был недоступен исследователям из-за отсутствия технических возможностей. Его изучение происходило с двух сторон: со стороны освоения радиодиапазона и со стороны фотоники. Примечательно, что терагерцовый диапазон совмещает в себе как оптические методы, так и радиофизические», — объяснила Алина Рыбак.
Ученые применили уже известные в радиофизике методы фильтрации и субдискретизации в терагерцовом диапазоне, чтобы ускорить время измерения на спектрометре. Для этого на основе интерференционных метаповерхностей ими были разработаны квазиоптические узкополосные фильтры, которые позволяли выделять необходимый терагерцовый диапазон. С помощью этих фильтров и применения метода субдискретизации удалось сократить время измерения на спектрометре без потери точности полученных результатов.
«Использованные нами методы давно известны, но ранее в терагерцовом диапазоне не применялись. Мы стали первыми в мире, кому удалось доказать, что метод субдискретизации работает в данном диапазоне и его целесообразно применять. Идея создания узкополосного фильтра принадлежит моему научному руководителю, заведующему лабораторией терагерцовой фотоники ИАиЭ СО РАН Назару Николаеву. Полоса пропускания фильтра составляет всего лишь 4%. Частота выбрана с целью детектирования узкой линии поглощения газа СО в локальном окне прозрачности атмосферы. Разработанный нами фильтр основан на эталоне Фабри-Перо и представляет собой полипропиленовую пленку с нанесенными с обеих сторон частотно-избирательными поверхностями в форме квадратных прорезей, выполненных из алюминия. Посредством численного моделирования пропускания нами были определены оптимальные геометрические параметры элементарной ячейки его структуры», — резюмировала Алина Рыбак.
