Физики обнаружили резонансные свойства диэлектрической пластины в терагерцовом диапазоне частот
Ученые Института физики твердого тела РАН и Московского физико-технического института (МФТИ) открыли высокодобротные моды сверхрезонатора Фабри — Перо. Они исследовали прохождение терагерцового электромагнитного излучения через диэлектрическую пластину, покрытую с двух сторон металлическими параллельными решетками. Обнаруженное явление возникновения резонанса может оказаться полезным при создании детекторов и источников терагерцового излучения. Подобные технологии должны привести к увеличению скорости передачи данных через wi-fi, развитию новых методов диагностики в медицине, а также созданию более совершенных приборов в радиоастрономии.
Исследование опубликовано в журнале Applied Physics Letters. Физики исследуют подобные резонаторные структуры из-за их удивительного свойства: сохранять энергию электромагнитного излучения в малых объемах пространства. При прохождении электромагнитного излучения через диэлектрический слой в нем могут возникнуть резонансные колебания, которые, в свою очередь, значительно усиливают излучение. Частоты таких колебаний зависят от диэлектрической проницаемости материала и его толщины, а сами колебания называются модами Фабри — Перо.
Однако добротность (то есть отношение энергии, запасенной в резонаторе, к потерям за период) этих колебаний крайне мала из-за радиационных потерь энергии на излучение в окружающее пространство. Коллективом авторов было обнаружено возникновение высокодобротного супер-резонанса этих мод при распространении электромагнитного терагерцового излучения (то есть излучения с частотой 1012 Гц) в диэлектрической пластине с металлическими параллельными решетками.
Рассмотрим физику процесса, приводящего к увеличению добротности резонатора. В общем случае при падении электромагнитной волны на исследуемую структуру на металлических решетках возбуждаются две моды стоячей волны, каждая из которых испытывает сильное радиационное затухание. Однако при электромагнитных волнах с близкими к частотам Фабри — Перо частотами заряды на решетках колеблются с одинаковой амплитудой и в противоположной фазе, что приводит к деструктивной интерференции волн от решеток вне подложки. Таким образом, происходит пространственное ограничение электромагнитной волны, приводящее к снижению внешних энергетических радиационных потерь и увеличению добротности.
Получившаяся экспериментально максимальная добротность Q составила 880 для частоты излучения в 0,1 ТГц, что является значительным увеличением по сравнению с диэлектрической пластиной без металлических решеток, так как для нее добротность Q составила всего лишь 4,5. Большая добротность в терагерцовом диапазоне делает подобные конструкции особенно многообещающими для создания биосенсоров, ведь именно в терагерцовом диапазоне находится спектральный отклик большого количества химических веществ.
Сама структура представляет из себя кремниевую пластинку с металлическими решетками из слоев Cr и Au, изготовленными литографически с обеих сторон. Такая конструкция проста в создании и использовании. Кроме того, она дает возможность изменением размера и материала резонатора варьировать спектр поглощения пластины. Перечисленные достоинства позволяют считать описанную структуру особенно ценным элементом при создании будущих приборов оптоэлектроники.
Стоит отметить, что явление супер-резонанса делает возможным и заслуживающим внимания использование подобных структур во многих областях науки и техники, таких как нанофотоника, терагерцовая электроника, а также усиление поглощения в различных спектральных диапазонах. В связи с постоянным и ежегодным ростом рынка фотоники развитие подобных технологий является востребованной и актуальной задачей в современном мире.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователям удалось обнаружить у побережья филиппинского острова Лусон останки «Хофуку Мару» — печально известного японского плавучего концлагеря, подорванного торпедой союзников в 1944 году. Затонувший корабль стал братской могилой более чем для тысячи военнопленных, находившихся на борту.
Ученые впервые объединили головной мозг и аналог спинного мозга плодовой мушки в общую трехмерную карту. Результаты показали, как голова и тело обмениваются сигналами. Анализ сети помог выявить распределенную систему контроля: базовыми движениями насекомого руководили местные группы нейронов, тогда как мозг играл лишь роль координатора.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Исследователи НИУ ВШЭ и МГУ доказали универсальный закон, описывающий время исчезновения популяций в случайной среде. Анализ эволюции ветвящихся процессов — сложных вероятностных систем — показал, что вне зависимости от изначального числа особей процесс вымирания подчиняется строгим математическим закономерностям.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно