Новый тип камер улавливает терагерцовые волны для лучшего изображения
Группа инженеров разработала новый тип камеры, которая может обнаруживать излучение в терагерцовом (ТГц) диапазоне длин волн. Новая система визуализации может видеть сквозь определенные материалы с высокой детализацией, что может сделать ее полезной для сканеров безопасности и других датчиков.
Терагерцовое излучение — это излучение с длинами волн между микроволнами и видимым светом, и эти частоты обещают новый класс систем визуализации. Они могут проникать сквозь многие материалы и захватывать новые уровни детализации, и, что важно, излучение не ионизирующее, что означает, что оно безопаснее, чем рентгеновские лучи, при использовании на людях.
Проблема в том, что детекторы, улавливающие терагерцовые длины волн, могут быть громоздкими, медленными, дорогими, сложными в эксплуатации в практических условиях или иметь некоторую комбинацию этих факторов. Но в новом исследовании исследователи из Массачусетского технологического института и Samsung разработали систему, которая может быстро и точно обнаруживать терагерцовые импульсы при обычной комнатной температуре и давлении.
Ключом к новой системе являются так называемые квантовые точки. Недавняя работа показала, что эти крошечные частицы будут флуоресцировать в видимом свете, когда на них попадают волны терагерцового диапазона, и этот видимый свет затем может быть захвачен обычным детектором камеры.
Полученное изображение может не только обнаруживать импульсы ТГц низкой интенсивности, но также потенциально выявлять поляризацию луча.
Устройство состоит из нескольких слоев в стеке. Первый представляет собой массив наноразмерных линий золота, разделенных узкими щелями, за которыми следует слой квантовых точек. Над ним находится обычный датчик изображения CMOS, который улавливает видимый свет, излучаемый квантовыми точками, когда они сталкиваются с входящими терагерцовыми волнами. Для версии детектора, которая может улавливать поляризацию луча, горизонтальные щели заменены слоем кольцеобразных щелей.
По словам ученых, в ходе испытаний новое устройство могло улавливать терагерцовые импульсы с уровнями интенсивности намного ниже, чем у существующих систем, а также было намного меньше и дешевле в производстве.
Фактически каждый слой устройства может быть изготовлен с использованием современных технологий изготовления микрочипов. Вишенкой на торте является то, что никакие современные системы не могут уловить поляризацию.
Однако предстоит еще много работы, прежде чем эта технология будет готова к практическому использованию. В частности, источники терагерцового излучения все еще довольно громоздки, но их размер, вероятно, уменьшится в будущем.
Визуализация — не единственное потенциальное использование терагерцового излучения — эти длины волн также могут стать основой для систем связи 6G в следующем десятилетии.
Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.