aumenta la emisión de terahercios

Instituto de Okinawa de la Ciencia y la Tecnología (OIST) Graduate University

Femtosegundo-ablación por láser crea ranuras y las ondulaciones a escala micrométrica en la superficie de GaAs.view más

Crédito: OIST

Este comunicado de prensa está disponible inJapanese.

A partir de la transferencia inalámbrica casi instantánea de enormes cantidades de datos y la fácil detección de explosivos, armas o gases nocivos, la imagen médica en 3D seguro y los nuevos avances en la espectroscopia –technologies basado en la radiación de terahercios (THz), la banda de electro-magnética con longitudes de onda de 0,1 a 1 mm, capaz de transformar la ciencia ficción en realidad. Sin embargo, los científicos y los ingenieros aún no tienen soluciones baratas y eficientes para la producción en masa de dispositivos basados ??en THz.

Durante años, la porción del espectro THz no fueron utilizadas, dando lugar al término “brecha de terahercios”. La investigación, publicada recientemente inOptics Lettersby la Unidad de Espectroscopia de femtosegundo en el Instituto de Okinawa de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Graduados (OIST), sugiere una posible solución para este problema: un método para aumentar la eficiencia de arseniuro de galio THz emisión (GaAs) dispositivos basados.

radiación THz se encuentra entre la radiación infrarroja y microondas en el espectro electromagnético. Es absorbido por el agua -que limita el uso de dispositivos de THz en la atmósfera de la Tierra, cargadas de vapor de agua, a distancias cortas – pero puede penetrar en los tejidos, papel, cartón, plástico, madera y cerámica. Muchos materiales tienen una “huella digital” única en la banda de THz que permita su fácil identificación con los escáneres de THz. Por otra parte, a diferencia de los rayos X y luz ultravioleta, la radiación THz es seguro para los tejidos y ADN en vivo, debido a sus propiedades no ionizantes. La tecnología THz podría ser un siguiente avance importante en la medicina, la seguridad, la química y la tecnología de la información.

Generación de ondas de THz es difícil ya que la frecuencia es demasiado alta para los transmisores de radio convencionales, pero demasiado bajo para transmisores ópticos, como la mayoría de los láseres. Por lo tanto, los investigadores tienen que llegar a nuevos dispositivos innovadores.

Uno de los emisores de THz más frecuentemente utilizados es una antena fotoconductora, que comprende dos contactos eléctricas y una película delgada de semiconductor GaAs, a menudo, entre ellos. Cuando la antena está expuesta a un pulso corto de un láser, los fotones excitan electrones en el semiconductor, y se produce una corta ráfaga de radiación THz. Así, la energía del haz láser se transforma en una onda electro-magnética THz.

los investigadores mostraron que OIST micro-estructura de la superficie del semiconductor juega un papel importante en este proceso. Femtosegundo-láser de ablación, en el que el material está expuesto a ráfagas ultracortos de alta energía, crea ranuras y las ondulaciones micrómetro escala en la superficie de GaAs. “La luz queda atrapada en estas ondas”, dice Athanasios Margiolakis, un estudiante de Investigación Especial en OIST. Desde hace más luz es absorbida por el material sometido a ablación, la eficiencia de emisión de THz, dada una suficientemente potente láser, aumenta en un 65%.

Otras propiedades del material de cambio también. Por ejemplo, la ablación GaAs muestra sólo un tercio de la corriente eléctrica de GaAs no ablación. “Observamos fenómenos contrarios a la intuición”, escriben los investigadores, “uno se espera en general que el material que muestra la mayor fotocorriente daría la mejor emisor THz.” En ellas se explica este fenómeno por vidas más cortas de transporte. Es decir, los electrones en muestras de ablación vuelven a estados no agitado mucho más rápido que en las muestras de control.

Dr. Julien Mad & # 233; o, uno de los miembros del equipo OIST, dice que “la ablación de femtosegundo en láser nos permite diseñar las propiedades de los materiales y para superar sus limitaciones intrínsecas, lo que lleva, por ejemplo, hasta cerca de la absorción de fotones 100%, así como el ancho de banda de absorción más amplia, el control de la concentración de electrones y la vida útil “. Esta técnica es una alternativa de bajo costo rápida a los métodos existentes de fabricación de materiales para aplicaciones de THz.

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