Терагерцовое излучение находит множество приложений, и чем оно мощнее, тем шире его применение в различных областях науки и техники. Но до сих пор создание мощных источников такого излучения наталкивалось на определённые трудности. И вот теперь группе исследователей из Венского технологического университета удалось создать лазер мощностью в 1 ватт, что вчетверо превосходит предыдущий рекорд.
Будучи неионизирующим видом излучения, по сравнению с рентгеновским, терагерцовое излучение не представляет опасности. Оно легко проникает в материалы, непрозрачные для видимого света, поэтому идеально подходит для идентификации отдельных молекул химических соединений, поскольку любая молекула имеет свойственный только ей спектр поглощения – своеобразные оптические «отпечатки пальцев».
Эти качества терагерцового излучения можно использовать в химических детекторах и в медицине, для просвечивания живых биологических объектов. А поскольку его длина волны короче, чем у микроволнового излучения, это позволяет достичь более высокого разрешения изображений.
Терагерцовое излучение генерируется крошечными квантовыми каскадными лазерами, шириной всего несколько миллиметров. Этот особый вид лазера состоит из отдельных «сшитых» полупроводниковых слоев толщиной в несколько нанометров.
Обычно увеличение мощности лазера получали за счёт использования большего числа слоёв полупроводника, но создание таких многослойных структур было затруднительно из-за технологических ограничений.
Профессор Карл Антерейнер вместе со своей командой из Института фотоники нашли неординарное решение увеличения мощности, склеив два отдельных симметричных квантовых каскадных лазера. Симметрия требовалась для прохождения электронов в обоих направлениях.
Скомпенсировав присущую таким конструкциям некоторую асимметрию, учёные удвоением числа полупроводниковых слоёв добились потрясающего результата – мощность возросла вчетверо, что объясняется генерацией большего числа фотонов из-за прохождения электронами двойного числа слоёв для каждого лазера.