(a) En laser med hög effekt joniserar och skapar plasma i en gemensam laboratorievätska som aceton eller dikloretan eller till och med vatten. Plasma kan ses som en lång rad längs rörets längd som innehåller vätskan (se infogning). Denna linje kallas en glödtråd och den utstrålar, bland andra, riklig terahertz -strålning. (b) Integrerad terahertz -energi erhållen från olika vätskor och luft. (c) Effektspektrum för terahertz erhållet från filamentationen av aceton, etanol och luft. Upphovsman:Indranuj Dey, G. Ravindra Kumar
I ett betydande genombrott, forskare vid Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), Mumbai, har tagit fram en strålningskälla med hög effekt i området terahertz (THz) i det elektromagnetiska spektrumet. Den här studien, gjort i samarbete med laboratorier i Grekland och Frankrike, kommer att publiceras i tidningen Naturkommunikation den 30 oktober, 2017.
Sökandet efter nya och ljusare strålningskällor är en bestående strävan inom vetenskap och teknik. Även om det finns många källor över hela det elektromagnetiska spektrumet, terahertz-regionen (inklämd mellan den infraröda/optiska och mikrovågsregionen) är en utmaning, och det är bara under de senaste 20 åren som källor har blivit tillgängliga. Högeffekts terahertz-strålning har vanligtvis producerats endast i stora, komplexa maskiner som fria elektronlasrar. Kompakta källor som förlitar sig på halvledarantenner och speciella kristaller som exciteras av synliga/infraröda femtosekundlaserpulser har mycket begränsade energiutgångar, typiskt i nanojoule (miljarddels joule) nivå eller lägre. De är inte användbara för många applikationer. Dock, högeffekts femtosekundlasrar kan väcka terahertz-utsläpp tusen gånger starkare från en plasma som bildas i luft under speciella förhållanden.
Under en lång tid, forskare har trott att vätskor inte skulle kunna ge ut signifikant terahertz -strålning eftersom de effektivt skulle absorbera vad som genererades. Än, det var här TIFR-forskarna visade sig vara framgångsrika. I deras experiment, de bestrålade vanliga laboratorievätskor som metanol, aceton, dikoloretan, koldisulfid och till och med vatten, med måttlig energi femtosekund laserpulser, joniserar vätskan och bildar långa plasmakanaler som kallas filament. De mätte energier så höga som 50 mikrojouler, tusentals gånger större än energierna från de flesta befintliga källor och 10 till 20 gånger större än de som produceras från luft. Deras noggranna karakterisering och systematiska studie visade att de experimentella förhållandena var enklare än de som behövdes för luft. Kärnan i denna modell är att femtosekundlaserpulsen inducerar sekundära utsläpp i vätskan som sedan skulle kombineras med den infallande laserpulsen för att producera den observerade terahertz -strålningen.
TIFR -forskarna är hausse om tillämpningarna av deras vätskekälla, den ljusaste bland kompakta, bordskällor. De förutser många tillämpningar inom terahertz -avbildning, materialanalys, sprängämnesdetektering och terahertz olinjär optik. Denna nya källa ökar säkert lageret av terahertz -strålning.
