Створено новий метод зйомки в терагерцевому діапазоні, що використовує унікальну технологію лазерно-електронного кодування
Всесвіт пронизаний електромагнітними хвилями терагерцового (THz) діапазону, які практично нешкідливі для живих організмів та які володіють великою проникаючою здатністю. Але на відміну від хвиль інших частин електромагнітного спектра, терагерцовыми хвилями вкрай важко керувати, посилювати, заломлювати і фокусувати їх для того, щоб одержувати зображення різних об'єктів і матеріалів, з якими взаємодіють терагерцових хвилі. Більшість існуючих пристроїв, що дозволяють виконати зйомку в терагерцевому діапазоні, використовують захмарно дорогі технології, або вимагають проведення багатогодинний копіткої ручної настройки для того, щоб отримати зображення прийнятної якості.
Основна проблема полягає в тому, що терагерцових електромагнітні хвилі, що знаходяться між мікрохвильової та інфрачервоній областях спектру, вкрай слабо реєструються звичайними напівпровідниковими сенсорами. Крім цього, висока проникаюча здатність THz-хвиль утруднює керування їх потоком, що не дає нормально їх сфокусувати, зломити й направити на датчик з метою створення високоякісного зображення. Але вчені постійно намагаються винайти нові методи отримання зображень в діапазоні THz, що обумовлено тим, що цей діапазон таїть в собі масу можливостей, які можна використовувати в системах безпеки для виявлення прихованих предметів, хімічних аналізаторах і медичних діагностичних пристроях, легко виявляють захворювання, які важко визначити за допомогою інших методів.
Професор Віллі Дж. Пэдилла (Willie J. Padilla) і його група з лабораторії фізики Бостонського коледжу опублікували на сторінках видання Optics Express повідомлення про свої успіхи в напрямку створення доступного та ефективного пристрою зйомки в терагерцевому діапазоні. Використовуючи комбінацію електронного та оптичного управління, вчені створили технологію зйомки, яка з допомогою датчика з єдиним пікселом і настроюється кодованої матриці, свого роду цифрового світлофільтра, дозволяє зробити якісні знімки в терагерцевому діапазоні.
Основною частиною виконаної вченими роботи стало виготовлення ефективної керованої маски, яка виконує роль об'єктива терагерцовой камери. Самі вчені називають розроблену ними технологію "мультиплексна технологія кодованої апертури". У цій технології використовується лазерний промінь і електронні сигнали, сукупність яких дозволяє закодувати послідовність станів напівпровідникового кристала маски таким чином, що датчик з єдиним пікселом може всього за кілька секунд відтворити картину терагерцовых хвиль, що пройшли через досліджуваний об'єкт.
Оптико-цифрове пристрій на основі рухомих дзеркал модулює промінь лазерного світла, що висвітлює певні ділянки маски, виготовленої з тонкого шару кремнію. Це, в комбінації з електричними сигналами, певної форми, частоти і амплітуди, дозволяє хвилях терагерцового діапазону вільно проходити лише через певні області маски, потрапляючи на датчик з єдиним пікселом, має високу чутливість в діапазоні THz. Швидка зміна конфігурації маски дозволяє отримати достатній обсяг даних за допомогою яких проводиться цифрова реконструкція кінцевого зображення.
Проводячи свої експерименти, вчені виявили, що, використовуючи лазерно-електронне кодування, вони можуть отримати знімки будь-якого дозволу в межах від 63 до 1023 точок по кожній осі, при цьому, швидкість з якою система робить знімки, дорівнює одному кадру в дві секунди, що є надзвичайно високими показниками для систем зйомки в терагерцевому діапазоні. В даний час вчені, натхненні отриманими результатами, проводять додаткові дослідження, спрямовані на поліпшення способів управління хвилями терагерцового діапазону з допомогою метаматеріалів, складних матеріалів, що мають спеціальну структуру і форму поверхні, що дозволить значно прискорити роботу їх THz-камери.