Вчені перетворили воду в джерело терагерцового випромінювання

Відомо, що вода інтенсивно поглинає електромагнітні хвилі терагерцового діапазону, через що довгий час вважалося малоймовірним, що рідка вода може виступати в якості джерела терагерцових хвиль.

Однак, група вчених з Інституту оптики університету Рочестера, Нью-Йорк, США, Нормального університету в Пекіні, Китай, і інституту ИТМО, Санкт-Петербург, продемонструвала, що тонкий шар води, товщиною не більше 200 мікрометрів, опромінений надкороткими імпульсами лазерного світла, здатний випромінювати терагерцове електромагнітне випромінювання. І, таке джерело терагерцевих хвиль буде використовувати в майбутньому в технологіях бездротового зв’язку, промислового контролю якості та зйомки з великою роздільною здатністю і можливістю проникнення всередину об’єкту, що знімається.

У своїх експериментах учені сфокусували світло фемтосекундного лазера, лазера, тривалість імпульсу якого обчислюється фемтосекундами (10 ^ -12 секунди) на поверхні тонкого шару води. Енергія цього імпульсу призводить до створення хмари плазми, що складається з іонів і вільних електронів, в точці фокусування променя. Деяка частина енергії лазерного імпульсу витрачається на додаткове збудження іонів і електронів, які починають випускати хвилі в терагерцевому діапазоні.

Подальші дослідження показали, що терагерцове випромінювання, отримане за допомогою води, володіє деякими особливостями по відношенню до випромінювання, отриманого за допомогою інших методів. У випадку з водою збільшення тривалості лазерного імпульсу, призводить до збільшення кількості та енергії терагерцових хвиль, в той час, як інші методи вимагають зменшення тривалості і збільшення енергії імпульсу для отримання такого ж ефекту. По-друге, енергія і кількість терагерцового випромінювання залежить від поляризації світла і кута падіння променя лазерного світла на поверхню водяної плівки.

Отримані вченими результати поки що не можуть бути пояснені з точки зору відомих ученим фізичних законів і механізмів, залучених в процеси формування терагерцового випромінювання. Тому поки що дуже рано говорити про можливість будь-якого практичного застосування води в якості джерела випромінювання. Вчені сподіваються, що подальші дослідження взаємодій лазерного світла і води призведе до розуміння процесів, що відбуваються, на базі яких можна буде розробляти нові терагерцеві технології.