«Задача генерации многопериодных электромагнитных импульсов в терагерцовом диапазоне частот очень непростая. В этом диапазоне не работают подходы лазерной техники и электроники. Нам удалось разработать нелинейно-оптический метод, позволяющий генерировать несколько десятков колебаний терагерцового поля одним коротким лазерным импульсом. Он позволяет масштабировать мощность излучения, увеличивая энергию лазерной накачки», — рассказал один из авторов исследования, заведующий кафедрой общей физики радиофизического факультета ННГУ им. Н. И. Лобачевского Михаил Бакунов.
В вузе отметили, что обычно многопериодное терагерцовое излучение генерируют, воздействуя лазерным импульсом на кристалл, состоящий из большого числа слоев с чередующимися нелинейными свойствами. Два соседних слоя генерируют один цикл терагерцовой волны, толщина слоя определяет ее частоту. Этот дорогостоящий подход не позволяет получить на выходе достаточно мощный пучок излучения, а для изменения частоты излучения нужно изготавливать структуру с нужным периодом.
Ученые предложили использовать монокристалл ниобата лития, но со специально подобранной ориентацией его кристаллографических осей. В этом случае перестраивать генерируемую частоту в широких пределах удается простым изменением угла падения лазерного пучка накачки на кристалл, а мощность генерируемого излучения можно увеличивать, используя коммерчески доступные кристаллические пластины большого диаметра и широкие лазерные пучки высокой интенсивности.
Бакунов добавил, что расчеты подтвердились экспериментально. Метод, по словам ученого, эффективнее и дешевле используемых решений. Коллеги из венгерского Университета Печа рассматривают метод в качестве инструмента для ускорения частиц. «Мы предполагаем, что технологию можно усовершенствовать. Ведется подбор материалов, которые могли бы заменить кристалл ниобата лития, использованный в разработке, и сделать метод еще более эффективным», — сказал Бакунов.
Проект состоялся при грантовой поддержке Российского научного фонда. Исследования выполнены учеными кафедры общей физики радиофизического факультета ННГУ им. Н. И. Лобачевского. Создание новых инструментов для науки и технологий на основе терагерцового излучения — одно из передовых направлений исследований современной фотоники.
