Уникальные квазиоптические узкополосные фильтры для импульсной терагерцовой спектроскопии создали научные сотрудники Лаборатории функциональной диагностики низкоразмерных структур для наноэлектроники АТИЦ «Высокие технологии и наноструктурированные материалы» Физического факультета Новосибирского государственного университета и лаборатории терагерцовой фотоники Института автоматики и электрометрии СО РАН. Открытие позволяет исследовать образцы не во всем терагерцовом диапазоне, как это делалось ранее, а лишь в определенной его части, что экономит время и ресурсы без ущерба для точности результатов и достоверности полученных спектров.
Импульсная терагерцовая спектроскопия — относительно новый метод исследования, основанный на электромагнитных переходных процессах, генерируемых сверхкороткими лазерными импульсами.
«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», — рассказала научный сотрудник АТИЦ НГУ, младший научный сотрудник лаборатории терагерцовой фотоники ИАиЭ СО РАН Алина Рыбак.
Учёные применили известные в радиофизике методы фильтрации и субдискретизации в терагерцовом диапазоне для того, чтобы сократить время измерения на спектрометре. Тогда и были созданы на основе интерференционных метаповерхностей квазиоптические узкополосные фильтры, которые позволили выделять необходимый терагерцовый диапазон. Таким образом удалось значительно сократить время измерения без потери точности полученных результатов.
«Мы стали первыми в мире, кому удалось доказать, что метод субдискретизации работает в данном диапазоне и его целесообразно применять. 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», — рассказала Алина Рыбак.
Широкое применение данные фильтры могут найти в терагерцовых исследованиях полупроводниковых материалов и кристаллов, которые будут использоваться при создании различных приборов, а также для получения более сложных устройств, метаматериалов и метаповерхностей для устройств будущего телекоммуникационного диапазона 6G. Возможно и их применение в исследовании биологических объектов.
Источник фото: 123RF