Прорыв в технологиях визуализации и зондирования — найден более эффективный способ преобразования длины волны света

Инженеры-электрики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали более эффективный способ преобразования света с одной длины волны на другую, открывая двери для улучшения характеристик систем визуализации, зондирования и связи.

Прорыв в технологиях визуализации и зондирования — найден более эффективный способ преобразования длины волны света

Поиск эффективного способа преобразования длин волн света имеет решающее значение для улучшения многих технологий визуализации и зондирования. Например, преобразование входящего света в волны терагерцового диапазона позволяет создавать изображения и воспринимать в оптически непрозрачных средах. Однако предыдущие системы преобразования были неэффективными и требовали громоздких и сложных оптических установок.

Команда под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработала решение для повышения эффективности преобразования длины волны, исследуя обычно нежелательное, но естественное явление, называемое состояниями поверхности полупроводников.

Поверхностные состояния возникают, когда внешние атомы имеют недостаточное количество других атомов для связывания, вызывая нарушение атомарной структуры. Эти неполные химические связи, также известные как "оборванные связи", препятствуют прохождению электрических зарядов через полупроводниковые устройства и влияют на их работу.

Прорыв в технологиях визуализации и зондирования — найден более эффективный способ преобразования длины волны света

Источник: UCLA.

Фотография, микроскопия и изображения сканирующей электронной микроскопии изготовленной решетки наноантенн, помещенной на конце волокна для преобразования длины волны из оптического диапазона в терагерцовый.

Фактически, поскольку эти неполные связи создают неглубокое, но мощное встроенное электрическое поле на поверхности полупроводника, исследователи решили воспользоваться преимуществами поверхностных состояний для улучшения преобразования длины волны.

Входящий свет может поразить электроны в решетке полупроводника и переместить их в более высокое энергетическое состояние, после чего они могут свободно прыгать внутри решетки. Электрическое поле, создаваемое на поверхности полупроводника, дополнительно ускоряет эти фотовозбужденные высокоэнергетические электроны, которые затем выгружают дополнительную энергию, которую они получили, излучая ее на разных длинах оптических волн, тем самым преобразуя длины волн.

Однако этот энергообмен может происходить только на поверхности полупроводника и должен быть более эффективным. Чтобы решить эту проблему, команда включила массив наноантенн, который изгибает падающий свет, чтобы он плотно ограничивался мелкой поверхностью полупроводника.

Исследователи успешно и эффективно преобразовали световой луч с длиной волны 1550 нанометров в терагерцовую часть спектра, от 100 микрометров до 1 миллиметра. Команда продемонстрировала эффективность преобразования длины волны, включив новую технологию в эндоскопический зонд, который можно использовать для детальной визуализации и спектроскопии с использованием терагерцовых волн.

Без этого прорыва в преобразовании длины волны для достижения тех же терагерцовых волн, которые не могут поддерживать тонкие оптические волокна, используемые в эндоскопическом датчике, потребовалось бы в 100 раз больше уровня оптической мощности. Достижения могут быть применены к преобразованию оптических длин волн в других частях электромагнитного спектра, от микроволновых до длинных инфракрасных волн.

Читайте также

Гуманоидный робот Nucleus отработал почти два часа на заводе — но 40% времени им управлял человек

Гуманоидный робот Nucleus отработал почти два часа на заводе — но 40% времени им управлял человек

«Вечные» датчики хотят питать от ядерных алмазных батарей — менять их годами не придется

«Вечные» датчики хотят питать от ядерных алмазных батарей — менять их годами не придется

«Рыба судного дня» подсказала ученым конструкцию бесшумного подводного робота

«Рыба судного дня» подсказала ученым конструкцию бесшумного подводного робота

Домашнего робота Flourish 1 можно обучить уборке за полчаса — он стоит около 290 тысяч рублей

Домашнего робота Flourish 1 можно обучить уборке за полчаса — он стоит около 290 тысяч рублей

Ученые создали софт для расчета давления одежды на цифровом аватаре

Ученые создали софт для расчета давления одежды на цифровом аватаре

Ученые СурГУ превратили нефтяные отходы в углерод 97%-й чистоты

Ученые СурГУ превратили нефтяные отходы в углерод 97%-й чистоты

Робот ALBATROSS падает с высоты 150 метров, превращается в парусник и плывет дальше

Робот ALBATROSS падает с высоты 150 метров, превращается в парусник и плывет дальше

Ученые создали обои, которые вырабатывают электричество из влажности воздуха

Ученые создали обои, которые вырабатывают электричество из влажности воздуха

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

90 млн лет назад на Южном полюсе бушевали лесные пожары

90 млн лет назад на Южном полюсе бушевали лесные пожары

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Электромобили с самым большим запасом хода в 2026 году: от Lucid Air до Mercedes-Benz EQS

Электромобили с самым большим запасом хода в 2026 году: от Lucid Air до Mercedes-Benz EQS

NASA готовит роботов для работы на будущих базах на Луне и Марсе

NASA готовит роботов для работы на будущих базах на Луне и Марсе

Perseverance отправился на «Дикий Запад» Марса — там находятся одни из древнейших пород планеты

Perseverance отправился на «Дикий Запад» Марса — там находятся одни из древнейших пород планеты

Huawei представила Mate 90 RS Ultimate Design с 2 ТБ памяти и ценой около 220 тысяч рублей

Huawei представила Mate 90 RS Ultimate Design с 2 ТБ памяти и ценой около 220 тысяч рублей

На орбите Луны испытают будущий дата-центр для искусственного интеллекта

На орбите Луны испытают будущий дата-центр для искусственного интеллекта