Японцы представили прототип ручного сканера терагерцового диапазона, обладающего способностью работать подобно рентгену, но без опасного излучения.
Ученые из института Riken разработали компактный сканер, способный неразрушающе контролировать различные объекты, начиная от анализа лекарственных препаратов и заканчивая осмотром грузов и поиском дефектов в металлических конструкциях. Они преодолели главные технические преграды, связанные с уменьшением размеров устройства и снижением энергопотребления.
Ранее терагерцовые сканеры занимали огромные помещения и требовали значительных энергетических ресурсов. Однако терагерцовый диапазон предоставляет уникальную возможность проникновения внутрь объектов, позволяя анализировать их химический состав на основе данных о поглощении длин волн. Помимо этого, службы безопасности также выразили огромный интерес к применению терагерцовых сканеров для ускорения, упрощения и безопасности процедур досмотра багажа и грузов.
Ученые из института Riken занимались исследованиями, направленными на преобразование инфракрасного излучения в терагерцовое. Они использовали полупроводниковые лазеры, что позволило сократить размеры устройств. Однако эффективное преобразование инфракрасного луча в терагерцовое излучение долгое время оставалось проблемой.
С самого начала исследования ученые использовали ниобат лития (LiNbO3) в качестве ключевого материала. Этот нелинейный кристалл обладает оптической прозрачностью в диапазоне волн от 0,4 до 5,0 мкм и способен преобразовывать входные частоты в частоты другой длины волны, что широко используется в оптоэлектронике. Прорыв произошел, когда ученым удалось подобрать оптимальную длительность импульсов для входного лазера ближнего инфракрасного диапазона, чтобы максимальная мощность луча преобразовывалась в терагерцовое излучение, а не рассеивалась внутри кристалла.
Это открытие позволило увеличить выходную мощность на несколько порядков, но размеры устройства оставались неприемлемыми для портативного оборудования. Чтобы решить эту проблему, объемный кристалл ниобата лития был заменен тонким кристаллом ниобата лития с искусственной поляризационно-модулированной микроструктурой, известным как периодически поляризованный кристалл ниобата лития (PPLN). Эти кристаллы обычно используются в области видимого света, но с помощью инфракрасного лазера и правильно подобранных выходных импульсов удалось достичь нового прорыва и создать сканер терагерцового диапазона, который помещается в ладони.
Ученые прогнозируют, что в ближайшем будущем роботы, оснащенные такими сканерами, будут проводить инспекции зданий, осуществлять быстрые проверки на транспортных узлах, анализировать состав лекарств и продуктов питания, а также выполнять множество других полезных функций без необходимости использования рентгеновского оборудования. В настоящее время ведутся переговоры с производителями оборудования, включая компании Ricoh, Topcon, Mitsubishi Electric и Hamamatsu Photonics, для дальнейшего развития и коммерциализации этой инновационной технологии.
Источник: 3dnews.ru
