Новые исследования, проведенные учеными из Массачуссетского технологического института, могут привести к разработке химических анализаторов, сканнеров в аэропортах, способных обнаружить и идентифицировать наркотики, отравляющие и взрывчатые вещества. Учеными был разработан новый способ тонкой подстройки частоты лазера, что позволит его использовать как своеобразный химический анализатор, способный определить химический состав любого вещества.

Более безопасные, чем рентгеновские лучи, лучи терагерцового лазера (T-rays) могут проходить сквозь различные вещи и предметы, такие как одежда, дерево, камень, пластмасса, керамика и человеческое тело. Поскольку эти лучи поглощаются по-разному молекулами различных веществ, их можно использовать для определения каждой составляющей вещества в отдельности. Раньше проблема заключалась в невозможности изменения частоты лазера с необходимой точностью и в нужном диапазоне.

Профессор Куинг Ху (Qing Hu) и его коллеги из научно-исследовательской лаборатории электроники Массачуссетского технологического института, разработали и реализовали практически технологию перестройки квантового каскадного лазера, получив ширину полосы лазера в районе одного терагерца.

Что бы более доступно описать использованную методику приведем доступный пример в виде струн гитары. Для изменения частоты звучания струны, обычно ее подтягивают с помощью несложной механической системы, наматывая ее на барабан. В аналогии с этим, применительно к лазерам, изменение частоты происходит с изменением длины резонирующего объема лазера. Но, такой метод практически не реализуем с технической точки зрения в случае терагерцовых квантовых каскадных лазеров.

Второй метод изменения частоты звучания гитары – это изменение толщины струны, все замечали, что струны гитары имеют различную толщину и звучат с разной частотой. Вот как раз подобную методику, изменяющую «диаметр» лазерного луча, воздействуя на поперечный мод излучения, и применили ученые для регулировки частоты лазера. В качестве экспериментального лазера использовался специфический тип квантового каскадного лазера, называемого тонкопроводным лазером (wire laser). Пропуская лазерный луч, сформированный внутри одного из первых каскадов лазера, через металлическую вставку или через кремниевую для уменьшения или увеличения соответственно длины волны, ученые добились того, что могли с высокой точность производить регулировку этого лазера.

Следующей стадией этой разработки будет создание электронно-механической системы, которая будет управлять перемещением металлических и кремниевых вставок для получения плавного изменения частоты лазера в требуемом диапазоне.