JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
onsdag 1 december 2021 VECKA 48

Terahertzområdet ligger frekvens­mässigt mellan millimetervågsområdet och ljus. Det kallas ofta för ”the Terahertz gap” eftersom det är förhållandevis outforskat. Fysikgruppen på KTH har varit med och utvecklat en avstämbar och förhållandevis billig ljuskälla för ett Natofinansierat Terahertzprojekt i Algeriet.

– Det har historiskt varit svårt att få fram ljuskällor och detektor i området men forskningsmässigt är det intressant, och det finns viktiga tillämpningar, säger Fredrik Laurell, professor i Tillämpad fysik på KTH.

Hans grupp har spetskompetens inom icke-linjära kristaller som kan användas för att flytta ljuset till önskat våglängdsområde inklusive terahertzområdet.

– Området ligger mellan det man kan pressa upp elektroniken i och det man kan pressa ned frekvenserna i det optiska området till.

Terahertzområdet delar egenskaper med både fotonik och elektronik. Exempelvis kan man lysa genom plaster med terahertzvågor på samma sätt som med millimetervågor. Sedan ett antal år finns det säkerhetsbågar på flygplatser som med hjälp av millimetervågsteknik skannar efter bland annat vapen. Eftersom terahertzvågorna är kortare skulle det kunna gå att få bättre upplösning. 3 THz motsvarar 100 µm medan 60 GHz har en våglängd på 5 mm.

– Man skulle kunna lysa in i en väska men också in i kroppen.

Men precis som för milli­metervågor kan man inte se in i metaller.

En egenskap som terahertzområdet istället delar med ljuset är att det kan användas för att identifiera olika material, så kallad spektroskopi. Det blir visserligen inte så skarpa absorptionslinjer som i optoområdet, å andra sidan finns det resonanser man inte hittar där.

– Det finns japanska grupper som jobbar med det här för att behandla cancer. De försöker hitta en resonans som ger absorp­tion i cancercellerna men är transparent i övrig vävnad, säger Fredrik Laurell.

Precis som på millimetervågsområdet går det att mäta både transmission genom ett objekt och reflektionen. Men eftersom olika ämnen har olika absorptionstoppar går det också att i viss utsträckning se vad det är för material vågorna passerat igenom genom att skanna frekvensen och sedan färgkoda resultatet för att underlätta tolkningen.

– Man får ganska fina bilder.

Gruppen på KTH utvecklar dock inte hela system utan ljuskällorna. I huvudsak är det olinjära kristaller som flyttar frekvensen från lasrar i IR-område till THz-området.

– Våra kristaller är ­intressanta eftersom de är effektiva för terahertzgenerering och så tål de mycket laserintensitet.

Ljuskällorna fungerar i viss mån likt en punktkälla, så energin sprids i en bred vinkel.

– Det vanligaste är att använda paraboliska speglar som sen fokuserar energin på objektet som skall studeras.

Det går också att använda linser men då gör man dem i teflon.

Gruppen har deltagit i ett Nato­projekt som avslutas i dagarna och som har gått ut på att bygga upp kunskap om terahertzteknik i Algeriet.

– Nato vill knyta länkar till and­ra länder, få igång samarbeten, säger Fredrik Laurell.

Tyvärr stoppade pandemin effektivt möjlig­heten att resa till Algeriet, men inte att leverera ett system med kristaller som flyttar ljuset till terahertzområdet.

Rent praktiskt skickar man in ljus från två lasrar med olika frekvenser i kristallerna. Skillnaden blir terahertzstrålningen. Om man har en fix och en avstämbar laser går det dessutom att svepa frekvensen. Systemet ger frekvenser från 0,5 THz till ungefär 5 THz.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen.
Prenumerera kostnadsfritt!

– Man kan göra gittret så pass bredbandigt att det matchar över området.

Om man utgår från en pumplaser på 50 watt blir ut­effekten, mätt som medel­effekt, några mikrowatt. Det kan låta lite, men ­räknas som mycket på terahertzområdet.

MER LÄSNING:
 
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus