Японским ученым удалось разработать технологию съемки изображений с пространственным разрешением, превышающим дифракционный лимит, используя терагерцовую электромагнитную волну с частотой около 1 ТГц.

 

Захватывая ограниченную электромагнитную область (относимую к свету ближнего поля (near-field light)), создаваемую за диафрагмой, размером меньше длины волны, ученые Агентства науки и технологии Японии и Японского института физических и химических исследований достигли пространственного разрешения в 9 мкм с помощью электромагнитной волны длиной 214,6 мкм. Это становится возможным путем объединения в одном полупроводниковом устройстве диафрагмы, ближнепольного датчика и детектора.

 

Терагерцовая электромагнитная волна располагается между видимым светом и другими волнами и проходит через материалы, не пропускающие свет. Если сравнивать электромагнитную волну с электроном, терагерцовая волна имеет фотонную энергию около миллиэлектронвольта, что сопоставимо с электронно-возбужденным состоянием полупроводника или сверхпроводника.

 

Терагерцовые волны имеют большую длину, составляющую около 100-500 мкм. Без технологии ближнего светового поля возможно воссоздать лишь пространственное изображение, эквивалентное длинам волн. Корме того, не существовало ни одного коммерческого детектора с достаточной чувствительностью.

 

 

На этот раз построено устройство, объединяющее компоненты для измерения ближнепольного света в одном полупроводниковом чипе с GaAs/AlGaAs гетероструктурой. Ближнепольный датчик расположен непосредственно позади диафрагмы диаметром 8 мкм. После включения в схему датчика распределение электромагнитного поля ближнепольного света в диафрагме, которое иначе локализуется в одной области, может быть пространственно расширено.

 

Двумерный электронный газ, который находится между GaAs и AlGaAs, расположен на 60 нм ниже датчика и используется как детектор. Детектор измеряет интенсивность распределения электромагнитной волны, основываясь на изменении напряжения двумерного электронного газа. Тем самым улучшена чувствительность.

 

Выявленные свойства позволят использовать терагерцовые волны для исследования пищи, неразрушающего контроля конструкций и биологических тестов. Устройство также имеет преимущество в том, что электромагнитные волны взаимодействуют только с ближнепольным светом.