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  • 一个新的鞋盒大小的激光产生通过使用红外一个特殊的激光(网络),以一氧化二氮的旋转分子,或笑气的太赫兹波(波浪线绿色),装在钢笔大小腔(灰色)。

    一个新的鞋盒大小的激光产生通过使用红外一个特殊的激光(网络),以一氧化二氮的旋转分子,或笑气的太赫兹波(波浪线绿色),装在钢笔大小腔(灰色)。

    秤乍得,美国陆军指挥期货的礼貌

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研究人员产生太赫兹激光笑气随着

一个新的鞋盒大小的激光产生通过使用红外一个特殊的激光(网络),以一氧化二氮的旋转分子,或笑气的太赫兹波(波浪线绿色),装在钢笔大小腔(灰色)。

启用设备可“叔射线视野”和更好的无线通信。


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在中间的地面电磁微波与可见光之间的谎言太赫兹辐射,并承诺“T射线的愿景。”

有太赫兹波比小于微波频率较高和较低的可见光和红外线。其中光由光学MOST材料堵塞,太赫兹波可以通过直通,类似于微波。如果他们被塑造成激光器,使太赫兹波可能“T射线的眼光,”有能力穿过衣服看到, 图书封面和其他薄材料。这种技术产生清晰莫非,比微波更高分辨率的图像,并且远远超过X射线更安全。

我们不会在T射线机见,例如究其原因,机场安检线和医疗成像设备是产生太赫兹辐射这需要非常大的,笨重的设备或设置,在超低温下许多操作,产生太赫兹辐射在单频率 - 不是非常有用,因为大范围的频率的需要穿透的各种材料。

现在,研究人员从bt365手机app,哈佛大学和美国。有军队建立了一个紧凑的设备,一个鞋盒大小,在室温下工作,以产生太赫兹激光,他们可以调整其频率在较宽的范围内。该装置从商用,现成的搁板部分生成和被设计为通过在一氧化二氮转起来的分子的能量以产生太赫兹波,或者,因为它是更普遍已知的,笑气。

史蒂芬约翰逊,在MIT数学的教授,他说,除了叔射线视野,太赫兹波可以用作无线通信的一种形式,在比雷达更高的带宽携带信息,例如,与整个距离即科学家这样做现在可以使用该集团的设备调。

“通过调整太赫兹频率,你可以选择多远波能在空气中传播,他们被吸收之前,从米到数公里,这给需要控制谁可以‘听到’你太赫兹通信或‘看’你太赫兹的雷达,”约翰逊说。 “就像改变你的收音机旋钮,能够调整到太赫兹源轻松是开放的无线通信,雷达和光谱新的应用是至关重要的。”

约翰逊和他的同事们他们的研究结果今天发表在杂志 科学。共同作者包括bt365手机app博士后王帆,随着骑士保罗,阿尔曼amirzhan,piccardo框架,费德里科·卡帕索和美国的哈佛大学和亨利·埃弗里特的陆军航空作战能力的发展和导弹指挥中心。

分子喘息空间

自从20世纪70年代,科学家们产生太赫兹波随着使用分子气体激光器试验 - 在哪一个高功率的红外激光被射成一个大的管填充有气体(典型地,氟甲基),其分子通过振动和最终旋转反应设置。旋转分子可以从一个能级跳到下,发射的哪差是作为一种剩余能量,在所述太赫兹范围内的光子的形式。如更多的光子在腔积聚,激光器的太赫兹他们制作。

改善这些气体激光器的设计已经通过理论模型不可靠的阻碍,研究人员说。在高气压小腔,该模型预测,超过一定压力时,分子会过于“拥挤”,以旋转并发出太赫兹波。部分用于ESTA原因,太赫兹使用气体激光器通常米长的腔体和大的红外激光器。  

然而,在20世纪80年代,艾维特发现我是能够生产使用,比传统设备更小的激光气体在他的实验室太赫兹波,在压力远远高于被说的​​可能模式。 ESTA差异从来没有充分的解释,并在太赫兹激光气体工作代表其他途径的倒在了路边。

几年前,艾维特提到ESTA理论谜约翰逊当两个人在其他工作合作,bt365手机app研究所士兵纳米技术的一部分。加上埃弗里特,约翰逊和王接受了挑战,并最终从配方到新的数学理论来描述气体分子激光腔的气体的行为。此外理论成功太赫兹波发射解释如何才能,甚至从非常小,高压腔。

约翰逊说,虽然气体分子可以响应红外泵在多个频率和旋转速率振动,贴现以前的理论很多,这些振动状态,并且假定相反振动屈指可数这最终是最要紧的生产太赫兹波。如果一个腔太小,以前的理论表明,在分子响应于传入红外激光振动会彼此碰撞更通常情况下,它们的能量,而不是将其释放建立进一步的旋转和产生太赫兹。

相反,新的模型跟踪成千上万的相关在数以百万计的分子组的转动和振动状态在单腔,采用新的计算技巧,让听话的大问题,这样的一台笔记本电脑上。接着再分析它将如何作出反应的那些分子入射的红外光,这取决于其内的空腔的位置和方向。

“那我们发现当包含所有其他振,这些人扔出去一直是,他们给你一个缓冲,”约翰逊说。 “在简单的模型,该分子旋转,但爆炸到其他当他们分子,他们失去了一切。一旦你这些包括其他国家,这并不再发生。这些碰撞可以振动能量传递到其它州和排序的给你更多的喘息空间,以保持旋转,并不断太赫兹波。“

笑,拨通了

该小组发现了11个新模型准确地预测它们的艾维特什么几十年前观察,他们在哈佛勾结卡帕索的研究小组通过结合新的气体和一种新型的红外激光的模型来设计一种新型的紧凑型太赫兹产生的。

用于红外源,研究人员使用量子级联激光器,或QCL - 更近型激光器的结构紧凑,可调参数也。

“你可以转动转盘,它改变输入激光的频率,希望的是,我们可以用它来改变这太赫兹的现身频率,”约翰逊说。

研究人员联手卡帕索,在量子级联激光器的发展的先驱,他们提供所产生的一系列权力,他们的理论预言将有空腔工作钢笔的大小(传统的腔的约1 / 1,000尺寸的激光)。然后,研究人员在看了气体旋转起来。

该团队通过气体识别那些被响应红外光的已知旋转以某种方式,在降落最后一氧化二氮或笑气,为他们的实验的方便和完美的候选人的库搜索。

他们点了实验室级的一氧化二氮,它们泵入一个钢笔大小的腔。当他们把红外光从QCL到空腔,他们发现太赫兹他们可能产生激光。它们调谐作为QCL,太赫兹波的频率也被移位,在很宽的范围内。

“这些示威确认分子太赫兹激光光源的普遍概念可跨整个旋转状态大致可调谐其中ITS当可调连续QCL抽,”王说。

因为这些初始实验中,研究人员已延长数学模型以包括各种其他分子的气体,如一氧化碳和氨,提供科学家的不同太赫兹生成选项具有不同频率和调谐范围内的菜单,与相匹配的QCL配对每个气。该集团的理论工具使科学家裁缝同样的腔体设计不同的应用。他们现在推向更多的聚焦光束和更高的功率,与地平线上的商业开发。

约翰逊说,科学家可以参照组的数学模型,设计新,结构紧凑,可调谐激光器太赫兹使用其他气体和实验参数。

“这些气体激光器被用于视为老技术很长一段时间,人们假定这些都是巨大的,低功耗,nontunable的东西,所以他们期待其他太赫兹辐射源,”约翰逊说。 “现在我们是说他们可以是小的,可调的,并且更加高效。你能适应埃斯特你的背包,或在您的车辆进行无线通信或高分辨率成像。因为你不想在你的车回旋加速器“。

ESTA研究是由美国部分支持陆军研究办公室和美国国家科学基金会。


主题: 能源, 数学, 物理, 研究, 科学学院, 无线, 美国国家科学基金会(NSF), 国防部(DOD)

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