Опытный образец универсального терагерцового лазера (тералазера), созданный в Московском физико-техническом институте (МФТИ), успешно прошел комплекс испытаний. Прибор, не имеющий отечественных аналогов, подтвердил стабильность работы и все заявленные параметры в ходе проверки на соответствие требованиям назначения, живучести и стойкости к внешним воздействиям, транспортированию, электромагнитной совместимости и надежности.
Испытания стали важным этапом перехода от лабораторного макета к серийному изделию. Работы ведутся при поддержке федеральной программы «Научное приборостроение», сообщили в пресс-службе вуза.
Разработка МФТИ представляет собой компактный (40×40×40 см, 19 кг) источник мощного излучения в терагерцовом диапазоне частот 1,5–4,5 ТГц. Ключевое преимущество прибора — полный отказ от криогенных жидкостей, охлаждение активных элементов (квантово-каскадных лазеров) осуществляется с помощью встроенного рефрижератора, что сокращает время готовности к работе до 20 минут.
«Прибор подтвердил устойчивость к условиям, имитирующим реальную эксплуатацию. Климатические испытания доказали его работоспособность в заданном диапазоне температур от -20 ℃ до +45 ℃ в транспортной таре и от — 1 ℃ до +35 ℃ без нее. Также были проведены испытания на воздействие повышенной влажности воздуха (до 70% при 30 ℃) и атмосферного давления. В ходе испытаний на электромагнитную совместимость измерялась напряженность поля „индустриальных радиопомех“ при работе тералазера в диапазоне 30-1000 МГц, а также радиопомехи на сетевых зажимах. Условия транспортирования проверялись при воздействии на опытный образец ударных нагрузок многократного действия с пиковым ускорением не более 1.5g при длительности действия ударного ускорения 10-15 мс», — рассказал заведующий лабораторией квантово-каскадных лазеров МФТИ, главный конструктор ОКР «Тералазер» Рустам Хабибуллин.
Успешные испытания открывают возможность практического применения прибора не только в научных лабораториях, но и в индустрии. Например, для мобильного экологического мониторинга выбросов предприятий или для интеграции в промышленные линии неразрушающего контроля на фабриках, выпускающих продукцию для микроэлектроники. Испытания на вибростойкость и ударные нагрузки моделировали транспортировку, а тесты на электромагнитную совместимость — интеграцию в сложные электронные комплексы без взаимных помех.
«Успешное прохождение испытаний доказывает, что выбранные нами конструкторские и технологические решения верны, а прибор действительно соответствует понятию надежного изделия. Подтвержденные характеристики, такие как мощность и стабильность генерации, позволяют нам с уверенностью двигаться к опытной эксплуатации», — подытожил Рустам Хабибуллин.
По итогам испытаний подтверждены ключевые параметры прибора: импульсная мощность не менее 0,1 мВт, возможность как импульсной (от 5 мкс), так и непрерывной генерации, а также малая угловая расходимость пучка (до 40°). Эти характеристики позволяют использовать прибор в высокоразрешающей газовой спектроскопии (с чувствительностью на уровне 1 части на миллиард) для экологического мониторинга и исследовании космоса, в системах неразрушающего контроля материалов, а также в перспективных разработках для медицинской диагностики и связи следующего поколения со скоростью передачи данных до 10 Гбит/с.
Терагерцовое излучение занимает спектральный диапазон между инфракрасным и микроволновым. Оно обладает уникальной способностью проникать сквозь многие непроводящие материалы (ткань, пластик, бумага) и при этом безопасно для живых организмов. Эти свойства открывают широкие возможности для применения в науке, медицине, промышленности и системах безопасности.
Квантово-каскадный лазер (ККЛ) — это тип полупроводникового лазера, генерирующий излучение за счёт квантовых переходов электронов между искусственно созданными энергетическими уровнями (каскадами) в гетероструктуре, что позволяет получать излучение в труднодоступном среднем инфракрасном и терагерцовом диапазонах.
