_ Sinteza undelor spatiotemporale terahertzi în sisteme aleatorii< /h3>

O echipă de cercetare a dezvoltat o nouă tehnică care permite controlul spațio-temporal precis al undelor terahertzi pe măsură ce trec prin materiale dezordonate.

Metoda, publicată în ACS Photonics, ar putea duce la progrese în domeniul medical. imagistică, comunicații și alte aplicații care se bazează pe impulsuri terahertzi de bandă largă. Cercetarea a fost realizată ca parte a proiectului ERC al Uniunii Europene TIMING, iar echipa a inclus membri ai Centrului de Cercetare Fotonică Emergentă din Loughborough, în colaborare cu profesorul Jacopo Bertolotti de la Universitatea Exeter.

În domeniul opticii, tradiționalul Vederea a văzut de multă vreme sistemele dezordonate - cum ar fi privirea prin sticlă mată - ca o limită a clarității. La fel ca ceața, o distribuție dezordonată a particulelor de apă, împrăștie lumina și ne estompează vederea, aceste materiale împrăștie lumina în moduri imprevizibile. Dar acest nou studiu arată că putem valorifica această împrăștiere în avantajul nostru.

O abordare mai modernă care descrie acele obiecte ca „Media complexă” dezvăluie o narațiune izbitor de diferită. Cheia constă în înțelegerea faptului că, deși informația este într-adevăr amestecată în aceste sisteme, nu este pierdută iremediabil și că această amestecare poate fi folosită pentru a manipula lumina însăși.

Undele Terahertz sunt o formă de radiație electromagnetică de lungime de undă. situată între cuptoarele cu microunde și lumina infraroșie. Ele reprezintă puntea dintre electronică și fotonică, ceea ce le face remarcabil de dificil de generat, detectarea și manipularea. Cu toate acestea, ele sunt foarte căutate și unice, deoarece undele de teraherți pot pătrunde în materiale precum îmbrăcămintea, hârtia și plasticul, oferind imagini clare fără deteriorarea ionizantă a razelor X și pot transporta legături de comunicare de performanță excepțională.

Cu toate acestea, undele terahertzi devin distorsionate pe măsură ce se propagă prin structuri complexe, cum ar fi unele țesuturi biologice sau structuri tehnologice. De fapt, imagistica prin medii complexe este o provocare, dar și o oportunitate.

În acest studiu, cercetătorii au folosit un tip special de laser ultrarapid, cunoscut pentru impulsurile sale extrem de scurte, pentru a crea modele de impulsuri terahertzi. (cu o durată de câteva picosecunde).

Pe măsură ce aceste modele au interacționat cu material de împrăștiere complex, cercetătorii au manipulat iluminarea laserului folosind un algoritm genetic special conceput care imită procesul de evoluție naturală pentru a rezolva probleme complexe.

Ca urmare, au câștigat controlul asupra modului în care undele terahertzi se distribuie în spațiu și evoluează în timp după material. Într-un fel, acest nivel de control recompune bucăți de undă amestecate de împrăștiere, într-o formă nouă, cu modele și culori dorite.

„Este remarcabil că mediile complexe funcționează ca dispozitive sofisticate care manipulează undele terahertzi. într-un mod neaccesibil în domeniu, și totuși sunt de fapt un asamblare aleatoare de particule foarte accesibilă”, a spus dr. Vittorio Cecconi, cercetătorul principal al studiului. El continuă: „Acest lucru deschide noi posibilități de exploatare a undelor de teraherți în aplicații de imagistică și de detectare în care împrăștierea este o problemă.”

Deși această abordare are ramificații multidisciplinare, la teraherți, ea este activată de disponibilitate. a metodelor de măsurare a evoluției câmpului electric de teraherți în timp, în moduri care seamănă cu funcția unui osciloscop. Cu toate acestea, în fotonică, acest lucru este foarte neobișnuit, deoarece câmpul electric (cantitatea care oscilează în unde electromagnetice) nu este în general măsurabil pentru lumină, unde cantitatea accesată în mod obișnuit prin fotodetector este intensitatea.

Această diferență specifică permite o metodologie cunoscută sub numele de design nonlinear Ghost Imaging pentru a obține informații spațiu-timp despre unde și modul în care acestea interacționează cu materialele optice.

„Sinergia dintre nonlinear Ghost Imaging și mediile complexe a permis această cercetare și deblochează mai multe potențiale aplicații avansate, cum ar fi calculul cu teraherți”, a spus dr. Cecconi.

Prof. Peccianti, director al studiului. Centrul și investigatorul principal al proiectului ERC TIMING, a subliniat misiunea Centrului, declarând: „La Centrul de Cercetare Fotonică Emergentă, ethos-ul nostru de bază este de a explora intersecția dintre fotonica ultrarapidă și complexitate. Aici, lumina transcende rolul său tradițional de simplă iluminare, evoluând într-un instrument puternic capabil să capteze și să proceseze instantaneu o mare cantitate de informații – marcând traseul unei noi inovații tehnologice.”

(Fluierul)

Inapoi