Захват не

26 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

корректура

Джули Роберт, Национальный институт научных исследований - INRS

Исследовательская группа Национального института научных исследований (INRS) под руководством профессора Роберто Морандотти сообщила о первой реализации сверхбыстрой терагерцовой (ТГц) фотосистемы. Это важное достижение, опубликованное в журнале Nature Communications, сможет обеспечить как пространственную, так и временную эволюцию ультракороткой динамики с субпикосекундным разрешением.

Другими словами, исследователи теперь смогут раскрыть скрытые законы природы, управляющие динамикой, которая требует скорости получения изображений, на несколько порядков превышающей возможности электронных датчиков.

В отличие от быстрого развития сверхбыстрой визуализации на обычных оптических длинах волн, однократная сверхбыстрая визуализация с помощью ТГц излучения остается неизученной. В основном это связано с острой нехваткой ключевых устройств в терагерцовом частотном режиме, таких как высокоскоростные модуляторы и камеры, которые обычно необходимы для сверхбыстрой визуализации.

«Эта работа является крупным достижением нашей команды и сотрудников в области оптики. Воспользовавшись уникальной проникающей способностью ТГц излучения, наша система смогла зафиксировать ультракороткие события в оптически непрозрачных сценариях, которые обычно недоступны с помощью обычных методов. оптических частотах», — говорит профессор Роберто Морандотти, научный руководитель Лаборатории управления сверхскоростным светом и автор исследования.

«Мы успешно создали сверхбыструю однократную визуализацию в ТГц-режиме. Благодаря нашей работе теперь мы можем снимать видеоролики о необратимых сверхбыстрых явлениях с межкадровым интервалом менее 1 пикосекунды», — заявляет Цзюньлян Донг, научный сотрудник. в лаборатории Морандотти в INRS и первый автор исследования.

Однократная сверхбыстрая фотография стала ключевым методом для выяснения сложной динамики, лежащей в основе различных сверхбыстрых явлений в природе. Благодаря недавним достижениям в области сверхбыстрых лазеров, высокоскоростных камер и компьютерной визуализации, сверхбыстрая оптическая визуализация за один кадр смогла захватывать двумерные (2D) переходные сцены со скоростью более одного триллиона кадров в секунду, что достаточно быстро. визуализировать оптические импульсы, распространяющиеся в пространстве со скоростью света.

Однако современные методы сверхбыстрой однократной визуализации требуют, чтобы объекты визуализации были оптически прозрачными. Это ограничение не позволяет таким методам исследовать многие критические сверхбыстрые явления, происходящие в средах с небольшой глубиной оптического проникновения, такие как динамика лазерной абляции в керамике, намагниченность в пленках железа и возбуждение носителей заряда в полупроводниках.

В последнее время визуализация с использованием ТГц излучения вызвала значительный интерес благодаря его способности «видеть сквозь» различные материалы. Однако сверхбыстрая терагерцовая визуализация однократных снимков все еще находится на зачаточной стадии из-за отсутствия высокоскоростных терагерцовых камер.

В этом исследовании команда Морандотти из Исследовательского центра телекоммуникаций INRS Énergie Matériaux использовала метод электрооптической выборки для обнаружения ТГц с помощью тщательно разработанного оптического зондирующего луча, который одновременно мультиплексируется во временной и пространственно-частотной областях.

«Поскольку он опирается только на общедоступные оптические компоненты, такие как светоделители, оптические линии задержки, решетки и ПЗС-камеры, наша технология по существу исключает необходимость в каких-либо высокоскоростных ТГц устройствах. Даже в этом случае она достаточно мощна, чтобы записывать сверхбыстрые сцены, передаваемые ТГц волнами в одном кадре», — объясняет профессор Морандотти.