| Название НИОКТР |
Разработка алмазного источника ТГц излучения с высокими пиковой и средней мощностями
|
| Аннотация |
Создание компактных твердотельных источников импульсного терагерцового (ТГц) излучения, основанных на использовании фемтосекундных лазеров, дало мощный толчок развитию и применению многочисленных исследований, главным образом, в области спектроскопии, методам визуализации в медицине и системах безопасности.
На данный момент наиболее эффективными являются два механизма преобразования оптической частоты в терагерцовую: нелинейное оптическое выпрямление и инжекция носителей зарядов в фотопроводящих антеннах (ФПА). Каждый из этих методов наряду с важными достоинствами не свободен от серьезных недостатков, ограничивающих их применение в новых перспективных областях (дистанционное зондирование, широкополосная космическая связь и др.). С одной стороны, оптическое выпрямление обеспечивает высокие пиковые мощности субмикронного излучения, но требует для накачки высокоэнергетические лазерные импульсы и технически не позволяет получить высокие частоты их повторения, т.е. имеют ограниченную производительность. С другой стороны, ФПА при кратном увеличении пиковой мощности способны обеспечить необходимую для многих современных задач высокую среднюю и достаточную пиковую мощность терагерцового излучения.
Целью проекта является разработка нового поколения ФПА, основанного на следующих подходах.
Во-первых, впервые для лазерной накачки будет использован новый класс фемтосекундных лазеров, обеспечивающих при ультравысоких частотах повторения лазерных импульсов (до 1 МГц) энергию в импульсе накачки, необходимую для фотоионизации больших объемов накачиваемого твердого тела – эмиттера.
Во-вторых, вместо традиционного полупроводникового материала в эмиттере будет использован широкозонный алмаз, который обеспечит целый ряд преимуществ в конструкции ФПА за счет повышенной диэлектрической прочности (до 10 МВ/см) и подвижности носителей заряда (~2000см2/в/с).
В-третьих, разработанные авторами проекта лазерные технологии обработки алмаза позволяют создавать в объеме кристалла трехмерные проводящие структуры в системы электродов, чтобы повысить прикладываемые электрические поля в алмазном эмиттере, и соответственно эффективность преобразования энергии лазерных импульсов накачки в терагерцовые.
В-четвертых, экстремально высокая теплопроводность (до 20 Вт/м•К) дает принципиально важное преимущество теплоотводу из алмазного кристалла в процессе его работы и обеспечивает возможность достижения более высоких средних мощностей алмазных ФПА.
Основной акцент будет сделан на следующих фундаментальных аспектах проблемы: (1) выборе и испытании алмазов с требуемыми характеристиками из числа как коммерческих НРНТ, так и собственных CVD монокристаллических алмазных пластин; (2) закономерностях объемной ионизации алмаза фемтосекундными лазерными импульсами; (3) разработке технологии создания в кристалле трехмерной системы проводников (графитизированных или металлических) для достижения предельных напряженностей электрического поля; (4) сохранении электропрочностных характеристик алмаза при лазерном микроструктурировании объема и поверхности кристаллов; (5) установлении основных закономерностей генерации терагерцовых импульсов в алмазах различной степени легирования; (6) разработке элементов алмазной ФПА, функционирующих при высоких тепловых нагрузках.
Проводимые исследования соответствуют трем направлениям науки – лазерной физике, материаловедению и электрофизике. Коллектив авторов имеет большой опыт в получении и модификации синтетических алмазов, в том числе по их лазерной, механической, плазменной и термической обработке для задач фотоники и электроники. Существующий задел и квалификация авторов без сомнения приведет к созданию нового класса мощных источников ТГц излучения, обладающих рекордными характеристиками.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
21000.0
|
| Дата начала |
2025-05-29
|
| Дата окончания |
2027-12-31
|
| Номер контракта |
25-19-00796
|
| Дата контракта |
2025-05-29
|
| Количество отчетов |
3
|
| УДК |
537.86.029.65/.79
|
| Количество просмотров |
9
|
| Руководитель работы |
Комленок Максим Сергеевич
|
| Руководитель организации |
Гарнов Сергей Владимирович
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР "ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ИМ. А.М. ПРОХОРОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-10-13 06:54:56 UTC, 2025-10-13 06:54:56 UTC
|
| ОКПД |
Нет
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
алмаз; ТГц излучение; лазерное излучение; электрофизика; фотопроводящая антенна
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
29.35.33 - Миллиметровые и субмиллиметровые волны
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Оптика (включая лазерную оптику и квантовую оптику)
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
