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 Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
Анализ ДНК и изотопный анализ зубов показали, что мужчина генетически был связан с саамскими популяциями, но часть жизни провел за пределами Финляндии — возможно, в Исландии. Авторы нового исследования пришли к выводу, что на рубеже XVI-XVII веков саамские сообщества не были изолированы, как предполагали многие исследователи. Люди путешествовали на далекие расстояния и поддерживали контакты с дальними регионами Северной Атлантики.
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.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
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.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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