SPIE tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Terahers spektroskopiyasında transformativ irəliləyiş olan SPRATS, uzaq sahə və yaxın sahə metodologiyaları arasındakı kritik boşluqları aradan qaldırır və eyni zamanda qətnamə və dəqiqlik üçün yeni etalonlar yaradır. Mənbə: Advanced Photonics (2025). DOI: 10.1117/1.ap.8.1.016002

Mikrodalğalı və infraqırmızı işıq arasındakı tezlik diapazonunu tutan terahers (THz) şüalanması, yüksək sürətli simsiz rabitə, kimyəvi sensor və qabaqcıl material analizi də daxil olmaqla bir çox yeni nəsil tətbiqlərdə vacibdir.

THz dalğalarından istifadə etmək üçün elm adamları kəskin və effektiv rezonans xüsusiyyətləri nümayiş etdirən metasəthlər və rezonans barmaqlıqlar kimi funksional cihazlara etibar edirlər. Lakin bu yüksək performanslı cihazları xarakterizə etmək və optimallaşdırmaq texniki bir problem olaraq qalır.

Çətinlik THz ölçmələri aparılarkən fundamental bir güzəştdən irəli gəlir: yüksək spektral qətnamə və yüksək fəza qətnaməsi əldə etmək. Müəyyən qazların dar spektral barmaq izlərini və yüksək keyfiyyətli faktora (Q) malik cihazların xüsusiyyətlərini dəqiq şəkildə çəkmək üçün tədqiqatçılar çox yüksək spektral qətnaməyə ehtiyac duyurlar.

Digər tərəfdən, THz-in maddə ilə necə qarşılıqlı təsir göstərdiyinin incə detallarını anlamaq üçün cihazın səthinə çox yaxın baş verənləri – “yaxın sahə hadisələrini” – qeyd etmək vacibdir. Mövcud THz spektroskopiyası metodları hər iki tələbi yerinə yetirə bilmir və bu da alimləri birini digərindən üstün tutmağa məcbur edir.SPRATS, fotokeçirici zond (PPB) ilə iki lazerdən istifadə edərək asinxron optik nümunə götürməni özündə birləşdirir və misli görünməmiş yüksək spektral və məkan qətnaməsi ilə THz ölçmələrinə nail olur. Kredit: Advanced Photonics (2025). DOI: 10.1117/1.ap.8.1.016002

THz ölçmə problemlərinə innovativ yanaşma

Uzun müddətdir davam edən bu məhdudiyyəti aradan qaldırmaq üçün Çinin Tianjin Universitetindən Jianqiang Gu-nun rəhbərlik etdiyi bir tədqiqat qrupu innovativ bir həll hazırlamış və eksperimental olaraq nümayiş etdirmişdir. Onların “Advanced Photonics” jurnalında dərc olunmuş hesabatında yüksək spektral və məkan qətnaməsi arasındakı boşluğu aradan qaldırmaq üçün iki fərqli ölçmə texnikasının ən yaxşı xüsusiyyətlərini birləşdirən məkan həlli ilə asinxron nümunə götürmə terahers spektroskopiyası (SPRATS) adlanan bir yanaşma təsvir edilmişdir.

SPRATS sistemi iki vacib texnologiyanı, yəni asinxron optik nümunə götürmə (ASOPS) və fotokeçirici zond (PPB) texnologiyalarını birləşdirir. Ofset təkrarlama tezliklərində işləyən iki lazer vasitəsilə vaxt gecikmələrinin xəritələşdirilməsindən ibarət olan ASOPS yüksək spektral qətnamə və sürətli skanlama təmin edir. Eyni zamanda, PPB yaxın sahə aşkarlanması üçün mikrometr səviyyəli fəza qətnaməsi təklif edir.

Tədqiqatçılar sistem parametrlərinin dəqiq optimallaşdırılması və siqnal-səs-küy nisbətini yaxşılaşdırmaq üçün siqnal ortalama üsullarını tətbiq etməklə bu iki fərqli ölçmə texnikasını birləşdirməyi bacardılar.

Komanda öz qurğularından istifadə edərək, güclü dinamik diapazonu və hörmətli bant genişliyini qoruyarkən, 20 µm fəza qətnaməsi və 100 MHz-ə qədər spektral qətnamə nümayiş etdirdi. Onlar bu optimallaşdırılmış SPRATS sistemini nazik dielektrik təbəqədə işığı tutan və yüksək Q spektral xüsusiyyətləri yaratmaq üçün idarə olunan sızma vasitəsilə buraxan bir cihaz olan bir barmaqlıqda sızan idarə olunan rejim rezonansını (GMR) xarakterizə etmək üçün tətbiq etdilər.

Cihazın elektrik sahəsini səthdən cəmi 20 µm məsafədə skan etməklə, sistem nəzəri simulyasiyalara uyğun olaraq əsas rezonans fizikasını birbaşa təsdiqlədi. Bu, THz sızıntısı olan GMR-in ilk yerində yaxın sahə xəritələşdirilməsi idi.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Nailiyyətli nəticələr və gələcək tətbiqlər

Bundan əlavə, sistem uzaq sahə xarakteristikasında təəccüblü dərəcədə dəqiqlik səviyyəsinə nail oldu. GMR cihazının əsas performans göstəricilərini ölçərkən SPRATS ənənəvi ASOPS THz spektroskopiya sistemindən əhəmiyyətli dərəcədə üstün oldu. Tədqiqatçılar bu üstün dəqiqliyi PPB-nin kiçik aşkarlama sahəsi ilə əlaqələndirirlər ki, bu da sistemə nümunənin mərkəzindən ötürülən “təmiz” siqnalı seçici şəkildə ölçməyə imkan verir və eyni zamanda kənarlardan difraksiya olunmuş siqnallardan qaçınır ki, bu da adətən ölçmə keyfiyyətini aşağı salır.

“SPRATS sistemimiz spektral qətnamədə üstün performans nümayiş etdirir və yaxın sahə tədqiqatlarını yüksək Q faktorlu terahers spektral modulyasiya cihazlarına effektiv şəkildə genişləndirir”, – deyə Dr. Qu şərh edir.

Yüksək qətnaməli spektral analiz və yaxın sahə müşahidələrini eyni vaxtda aparmaq qabiliyyəti tədqiqatçıların THz funksional cihazlarını necə öyrənə və optimallaşdıra biləcəyini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirir. SPRATS sistemi işıq-maddə qarşılıqlı təsirlərinin mürəkkəb nəzəri modellərini yoxlamaq üçün vacib bir vasitə təmin edir və bir çox yeni THz texnologiyalarına dərhal tətbiq olunur.

“Təklif olunan SPRATS sistemi, şübhəsiz ki, yüksək həssas terahers sensoru, terahers qeyri-xətti hadisələri və yüksək Q terahers cihazlarının tədqiqi və inkişafı sahələrində tədqiqat səylərini irəli aparacaq”, – deyə Dr. Qu yekunlaşdırır.

Daha çox məlumat: Fan Huang və digərləri, Məkan həlli ilə asinxron nümunə götürmə terahers spektroskopiyası (SPRATS) ilə yüksək keyfiyyətli faktor rezonansının yerində və dərindən xarakterizə edilməsi, Advanced Photonics (2025). DOI: 10.1117/1.ap.8.1.016002

Jurnal məlumatı: Qabaqcıl Fotonika 

SPIE tərəfindən təmin edilib