WikiDer > Терагерцовый промежуток

Terahertz gap

В машиностроении терагерцовый промежуток это диапазон частот в терагерц регион электромагнитный спектр между радиоволны и Инфракрасный свет для которых не существует практических технологий генерации и обнаружения излучения. Он определяется от 0,1 до 10 ТГц (длины волн от 3 мм до 30 мкм). В настоящее время на частотах в этом диапазоне полезные технологии выработки энергии и приемников неэффективны и невозможны.

Массовое производство устройств этого диапазона и эксплуатация на комнатная температура (при которой энергия к · т равно энергия фотона с частотой 6,2 ТГц) практически нецелесообразны. Это оставляет разрыв между зрелыми микроволновая печь технологии в самых высоких частотах радиоспектр и хорошо развитый оптическая инженерия из инфракрасные детекторы на самых низких частотах. Это излучение в основном используется в небольших специализированных приложениях, таких как субмиллиметровая астрономия. Исследование что попытки решить этот вопрос ведутся с конца 20 века.[1][2][3][4][5]

Закрытие терагерцового разрыва

Большинство вакуумных электронных устройств, которые используются для генерации микроволн, можно модифицировать для работы на терагерцовых частотах, включая магнетрон, [6] гиротрон,[7] синхротрон,[8] и лазер на свободных электронах.[9] Точно так же микроволновые детекторы, такие как туннельный диод были модернизированы для обнаружения на терагерцах[10] и инфракрасный[11] частоты тоже. Однако многие из этих устройств находятся в виде прототипов, не компактны или существуют в университетских или государственных исследовательских лабораториях без преимущества экономии средств за счет массового производства.

Исследование

Продолжающееся расследование привело к улучшенные излучатели (источники) и детекторы, и исследования в этой области активизировались. Однако остаются недостатки, которые включают значительный размер излучателей, несовместимые диапазоны частот и нежелательные рабочие температуры, а также требования к компонентам, устройствам и детекторам, которые находятся где-то между твердотельная электроника и фотонный технологии.[12][13][14]

Лазеры на свободных электронах может генерировать широкий спектр вынужденное излучение электромагнитного излучения от микроволн, через терагерцовое излучение до рентгеновский снимок. Однако они громоздкие, дорогие и не подходят для приложений, требующих критического времени (например, беспроводная связь). Другой источники терагерцового излучения которые активно исследуются, включают твердотельные генераторы (через умножение частоты), генераторы обратной волны (БВО), квантовые каскадные лазеры, и гиротроны.

Рекомендации

  1. ^ Гарави, Сэм; Гейдари, Бабак (25 сентября 2011 г.). Сверхскоростные схемы КМОП: более 100 ГГц (1-е изд.). Нью-Йорк: Springer Science + Business Media. С. 1–5 (Введение) и 100. Дои:10.1007/978-1-4614-0305-0. ISBN 978-1-4614-0305-0.
  2. ^ Сиртори, Карло (2002). «Мост в терагерцовую пропасть» (Бесплатная загрузка PDF). Природа. Прикладная физика. 417 (6885): 132–133. Bibcode:2002Натура 417..132С. Дои:10.1038 / 417132b. PMID 12000945. S2CID 4429711.
  3. ^ Борак, А. (2005). «К преодолению терагерцового промежутка с помощью кремниевых лазеров» (Бесплатная загрузка PDF). Наука. Прикладная физика. 308 (5722): 638–639. Дои:10.1126 / science.1109831. PMID 15860612. S2CID 38628024.
  4. ^ Карпович, Николай; Дай, Цзяньминь; Лу, Сяофэй; Чен, Юньцин; Ямагути, Масаси; Чжао, Хунвэй; и другие. (2008). "Когерентная гетеродинная спектрометрия во временной области, охватывающая всю терагерцовый промежуток". Письма по прикладной физике (Абстрактный). 92 (1): 011131. Bibcode:2008АпФЛ..92а1131К. Дои:10.1063/1.2828709.
  5. ^ Кляйнер, Р. (2007). «Заполнение терагерцового промежутка». Наука (Абстрактный). 318 (5854): 1254–1255. Дои:10.1126 / science.1151373. PMID 18033873. S2CID 137020083.
  6. ^ Ларраса, Андрес; Вулф, Дэвид М .; Каттерлин, Джеффри К. (21 мая 2013 г.). «Обратный магнетрон терагерцовый (ТГЦ)». Библиотека Дадли Нокса. Монтерей, Калифорния: военно-морская аспирантура. Патент США 8,446,096 B1.[требуется полная цитата]
  7. ^ Глявин, Михаил; Денисов, Григорий; Запевалов, В.Е .; Куфтин, А. (Август 2014 г.). «Гиротроны терагерцового диапазона: состояние и перспективы». Журнал коммуникационных технологий и электроники. 59 (8): 792–797. Дои:10.1134 / S1064226914080075. S2CID 110854631. Получено 18 марта 2020 - через researchgate.net.
  8. ^ Evain, C .; Szwaj, C .; Roussel, E .; Rodriguez, J .; Le Parquier, M .; Tordeux, M.-A .; Ribeiro, F .; Лабат, М .; Hubert, N .; Brubach, J.-B .; Рой, П .; Белявский, С. (8 апреля 2019 г.). «Стабильное когерентное синхротронное излучение терагерцового диапазона от контролируемых релятивистских электронных сгустков». Природа Физика. 15 (7): 635–639. arXiv:1810.11805. Bibcode:2019НатФ..15..635Е. Дои:10.1038 / s41567-019-0488-6. S2CID 53606555.
  9. ^ «Лазерный источник на свободных электронах UCSB». www.mrl.ucsb.edu. Терагерцовая установка. Калифорнийский университет - Санта-Барбара.[требуется полная цитата]
  10. ^ "[название не указано]". Транзакции ECS (Абстрактные). Электрохимическое общество. 49 (1 ?): 93 ?. 2012. Получено 18 марта 2020 - через IOP Science.[требуется полная цитата]
  11. ^ Дэвидс, Пол (1 июля 2016 г.). Туннельное выпрямление в МОП-диоде с инфракрасной наноантенной. Управление научно-технической информации. Мета 16. osti.gov. Малага, Испания: Министерство энергетики США.[требуется полная цитата]
  12. ^ Фергюсон, Брэдли; Чжан, Си-Чэн (2002). «Материалы для терагерцовой науки и техники» (бесплатная загрузка PDF). Материалы Природы. 1 (1): 26–33. Bibcode:2002 НатМа ... 1 ... 26F. Дои:10.1038 / nmat708. PMID 12618844. S2CID 24003436.
  13. ^ Тонучи, Масаёши (2007). «Новейшая терагерцовая технология» (бесплатная загрузка PDF). Природа Фотоника. 1 (2): 97–105. Bibcode:2007 НаФо ... 1 ... 97 т. Дои:10.1038 / nphoton.2007.3. 200902219783121992.
  14. ^ Чен, Хоу-Тонг; Падилла, Вилли Дж .; Cich, Майкл Дж .; Azad, Abul K .; Averitt, Ричард Д .; Тейлор, Антуанетта Дж. (2009). «Твердотельный фазовый модулятор терагерцового диапазона из метаматериалов» (бесплатная загрузка PDF). Природа Фотоника. 3 (3): 148. Bibcode:2009НаФо ... 3..148С. CiteSeerX 10.1.1.423.5531. Дои:10.1038 / nphoton.2009.3. OSTI 960853.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка