| Аннотация |
Данный проект посвящен разработке нового метода динамического управления формой временной огибающей ТГц импульса, основанного на генерации свободных носителей в тонких полупроводниковых пленках лазерными импульсами ближнего ИК диапазона. Динамическое управление формой временной огибающей импульсов (не только терагерцовых, это справедливо также и для других диапазонов) лежит в основе кодирования и передачи информации, что имеет ключевое значения для телекоммуникаций. Все разработанные методы контроля формы ТГц импульсов так или иначе будут использованы для создания и усовершенствования архитектур шестого поколения беспроводных телекоммуникаций (6G), которые, как ожидается, будут способны передавать данные со скоростью до 1 Тб/с и задержкой меньше 1 мс.
Помимо несомненной практической значимости, контролируемое управление формой временной огибающей ТГц импульсов имеет важное значение и для фундаментальных исследований. Существуют методы, способные преобразовать исходные ТГц импульсы в высокоинтенсивные спектрально-ограниченные, которые впоследствии используются для индуцирования и последующего зондирования динамики носителей заряда в полупроводниках, спиновой динамики, фазовых переходов, а также для других задач нелинейной ТГц спектроскопии. Сформированные методами pulse shaping-a спектрально-ограниченные ТГц импульсы находят применение в задачах микроскопии (в т.ч. нелинейной) и визуализации. Кроме того, ТГц импульсы с временными огибающими, структурированными особым образом, позволяют реализовать когерентное управление различными квантовыми состояниями и их интерференцией. В литературе есть примеры когерентного управления (ТГц излучением с преобразованной временной огибающей) ориентацией молекул, магнитными спиновыми волнами, кубитами в полупроводниках. Все это указывает на актуальность поиска методов, направленных на решение обозначенной выше проблемы.
В предлагаемом нами методе управление формой временной огибающей ТГц импульса осуществляется за счет генерации свободных носителей в тонких полупроводниковых пластинках фемтосекундными лазерными импульсами ближнего ИК диапазона. Особенностью предлагаемого метода, отличающей его от других методов, использующих фотогенерацию носителей, является использование импульсов-сателлитов, возникающих в результате множественных отражений проходящего тонкую пластинку ТГц импульса. Сателлиты являются копиями проходящего напрямую ТГц импульса, имеют временную огибающую той же формы (но меньшую амплитуду) и смещены относительно него и друг относительно друга на одинаковые временные интервалы, определяемые толщиной пластинки. Традиционно, сателлиты расцениваются как побочные особенности и исключаются/учитываются при пост-обработке. Однако проведенные нами ранее эксперименты с другими объектами показали, что сателлиты гораздо лучше чувствуют изменение диэлектрической проницаемости полупроводника вследствие лазерно-индуцированной генерации свободных носителей, чем импульсы, проходящие пластинку напрямую. Последние лишь монотонно уменьшаются по амплитуде, сателлиты же вдобавок испытывают существенное изменение фазы (и формы огибающей), что открывает новые возможности для динамического управления. Пластинки специально выбираются тонкими для того, что первый из сателлитов совместился с задним фронтом основного импульса и у обоих импульсов сформировалась единая огибающая.
|
