Væsker får en glans til terahertz -stråling

I et betydeligt gennembrud, forskere ved Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), Mumbai, har udtænkt en kraftig strålingskilde i terahertz (THz) -området i det elektromagnetiske spektrum. Dette studie, udført i samarbejde med laboratorier i Grækenland og Frankrig, vil blive offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation den 30. oktober, 2017.

Søgningen efter nye og lysere strålekilder er en varig søgen inden for videnskab og teknologi. Selvom der er mange kilder på tværs af hele det elektromagnetiske spektrum, terahertz -regionen (klemt mellem de infrarøde/optiske og mikrobølgeområderne) er en udfordring, og det er først i de sidste 20 år, at kilder er blevet tilgængelige. Højeffektiv terahertz-stråling er typisk kun produceret i store, komplekse maskiner som gratis elektronlasere. Kompakte kilder, der er afhængige af halvlederantenner og særlige krystaller, der ophidses af synlige/infrarøde femtosekund -laserpulser, har meget begrænsede energiudgange, typisk i niveauet nanojoule (milliarddel af en joule) eller lavere. De er ikke nyttige til mange applikationer. Imidlertid, femtosekundslasere med høj effekt kan ophidse terahertz-emissioner tusind gange stærkere fra et plasma, der dannes i luft under særlige forhold.

I lang tid, forskere har troet, at væsker ikke kunne afgive signifikant terahertz -stråling, fordi de effektivt ville absorbere alt, hvad der blev genereret. Endnu, det var her, TIFR -forskerne viste sig at være succesrige. I deres eksperimenter, de bestrålede almindelige laboratorievæsker som methanol, acetone, dicholorethan, kuldisulfid og endda vand, med femtosekund laserpulser med moderat energi, ionisere væsken og danne lange plasmakanaler kaldet filamenter. De målte energier så højt som 50 mikrojoule, tusinder af gange større end energierne fra de fleste eksisterende kilder og 10 til 20 gange større end dem, der produceres fra luft. Deres omhyggelige karakterisering og systematiske undersøgelse viste, at de eksperimentelle forhold var enklere end dem, der var nødvendige for luft. Essensen i denne model er, at femtosekund -laserpulsen inducerer sekundære emissioner i væsken, som derefter kombineres med den indfaldende laserpuls for at producere den observerede terahertz -stråling.

TIFR -forskerne er bullish omkring anvendelserne af deres flydende kilde, den lyseste blandt kompakte, bordkilder. De forudser mange anvendelser inden for terahertz -billeddannelse, materialeanalyse, eksplosivdetektering og terahertz ikke -lineær optik. Denne nye kilde øger bestemt lageret af terahertz -stråling.