חוקרים יצרו שיטה חדשה ליצירת קרני אור מובנה של טרה-הרץ באמצעות פולטי ספינטרוניקה ניתנים לתכנות, המסמנת התקדמות משמעותית בטכנולוגיית ה-terahertz. חידוש זה מאפשר ליצור מניפולציה מדויקת של אור עם ספין ותנופה זוויתית מסלולית כאחד. לטכנולוגיה יש יישומים פוטנציאליים באבטחה, הדמיה רפואית ותקשורת. פיתוח זה מתגבר על אתגרים קודמים בהפקה ובקרה של אור טרה-הרץ, וסוללת את הדרך למכשירים חדשים עם יכולות משופרות. קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים פיתחו שיטה חדשה ליצור ולתפעל מובנית terahertz קרני אור באמצעות פולטי ספינטרוניקה ניתנים לתכנות, יישומים מתקדמים באבטחה, הדמיה רפואית ותקשורת.
חוקרים יצרו טכניקה חדשה לייצור קרני אור טרה-הרץ מובנות עם פולטים ספינטרוניים הניתנים לתכנות. התקדמות זו מייצגת צעד גדול קדימה בטכנולוגיית terahertz, המאפשרת לראשונה ליצור מניפולציה של אור שיש לו גם ספין וגם תנע זוויתי מסלולי בתדרים אלה.
קרינת טרה-הרץ נמצאת בין גלי מיקרו ואור אינפרא אדום על הספקטרום האלקטרומגנטי. היא טומנת בחובה הבטחה רבה ליישומים שונים, כולל סורקי אבטחה, הדמיה רפואית ותקשורת מהירה במיוחד. עם זאת, יצירת אור טרה-הרץ ושליטה ביעילות הוכיחה את עצמה כמאתגרת.
מחקר חדש זה, בראשות פרופ' ז'נשנג טאו, פרופ' יז'נג וו מאוניברסיטת פודן ופרופ' יאן ג'אנג מאוניברסיטת קפיטל נורמלי, מתגבר על מגבלות אלו על ידי שימוש בפולטות ספינטרוניקה ניתנות לתכנות המבוססים על רב שכבות מגנטיות מוטות חליפין. מכשירים אלה מורכבים משכבות דקות של חומרים מגנטיים ולא מגנטיים הממירים זרמים מקוטבים בספין המושרים בלייזר לקרינת טרה-הרץ בפס רחב.
(א) תרשים סכמטי של מערך הניסוי. (ב) סכמטיקה של שיטת התכנות-מגנטי בעזרת לייזר. קרדיט: שונג'יה וואנג, וונטאו צ'ין, טונגיאנג גואן, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu, Zhensheng Tao
חידושים בקיטוב אור
"החידוש המרכזי טמון ביכולת שלנו לתכנת בגמישות את דפוס המגנטיזציה בתוך הפולט עם דיוק גבוה ורזולוציה מרחבית גבוהה", מסבירה הסטודנטית לתואר שני והסופרת הראשונה שונג'יה וואנג. "זה מאפשר לנו לתכנן וליצור קרני טרה-הרץ עם מצבי קיטוב מורכבים, כולל אלומות עם קיטובים מעגליים מופרדים במרחב, מצבי קיטוב אזימוטלי או רדיאלי, ואפילו אלומת Poincaré מלאה."
קרן פואנקרה מציגה את כל המצבים האפשריים של קיטוב האור בתוך החתך שלה. למאפיין הייחודי הזה יש יישומים בתחומים כמו יצירת כוחות אופטיים מיוחדים, השגת פרופילי עוצמה שטוחים ומדידות פולארימטריה של צילום יחיד.
(א) פולט טרה-הרץ מתוכנת לקרינת טרה-הרץ מופרדת מרחבית שמאלה וימינה במעגליות מקוטבת. (ב) פולט טרה-הרץ מתוכנת לקיטוב אזימוטלי. (ג) פולט טרה-הרץ מתוכנת עבור קרן פואנקרה המלאה. קרדיט: שונג'יה וואנג, וונטאו צ'ין, טונגיאנג גואן, Jingyu Liu, Qingnan Cai, Sheng Zhang, Lei Zhou, Yan Zhang, Yizheng Wu, Zhensheng Tao
החוקרים הדגימו בהצלחה יצירת קרני טרה-הרץ מובנות שונות באמצעות הפולטים הניתנים לתכנות שלהם. לקורות אלו יש הבטחה לקידום טכנולוגיות טרה-הרץ בתחומים רבים.
"הממצאים שלנו סוללים את הדרך לפיתוח מכשירי טרה-הרץ חדשים עם פונקציונליות משופרת", מסכם פרופ' ז'נשנג טאו. "היכולת לתמרן את אור הטרה-הרץ בדיוק כזה פותחת אפשרויות מרגשות ליישומים בספקטרוסקופיה, חישה ותקשורת."
המחקר מומן על ידי תוכנית המפתח הלאומית למחקר ופיתוח של סין, הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, פרויקט המחקר הבסיסי של המדע והטכנולוגיה העירוני של שנחאי ותוכנית המחקר הלאומית של סין.
