Nauji pasiekimai optikos srityje labai veikė įvairias kitas mokslo sritis, susilaukė ir vis dar susilaukia plataus taikymo technikoje. Ypač intensyviai buvo tyrinėjama optinės spinduliuotės spektro dalis, nusitęsusi nuo ultravioleto per matomąją spektro sritį iki artimosios infraraudonosios (IR) spinduliuotės. Taip yra dėl to, jog šioms spektro sritims jau senokai sukurti reikalingi koherentiški spinduliuotės šaltiniai bei labai jautrūs fotodetektoriai. Tačiau judant link ilgesnių bangų ilgių, tarp mikrobangų diapazono ir artimosios IR spinduliuotės srities, situacija drastiškai pakinta, o prietaisų pasirinkimo galimybės ženkliai susiaurėja. Todėl šita spektro dalimi iki šiol ir nebuvo tinkamai pasinaudota.

   Norų pakeisti šią situaciją niekuomet netrūko, nes jau seniai buvo žinoma, kiek ši IR spektro sritis yra svarbi ir mokslui, ir technikai. Čia atrasime molekulinių sistemų rotacines ir vibracines spektro linijas; šioje spektro srityje reikia tirti medžiagų, kurios netolimoje ateityje bus panaudotos itin sparčios elektronikos prietaisuose, dielektrines savybes bei laidumą.

   Šiame straipsnyje papasakosiu apie kelis naujus IR spinduliuotės generavimo ir koherentiško detektavimo būdus. Jų tyrimus maždaug prieš dvidešimt metų pradėjo Niujorko City College profesorius Davidas Austonas su savo bendradarbiais. Jie pirmieji pasiūlė generuoti ir detektuoti IR (kitaip dar vadinama terahercine - THz) spinduliuotę naudojant femtosekundinius impulsinius lazerius ir itin sparčius puslaidininkių optoelektronikos prietaisus.

   Šį straipsnį rašiau stažuotės Niujorko valstijos Trojos mieste metu. Čia įsikūrusiame Rensseleario politechnikos institute šiuo metu dirba buvęs D. Austono mokinys, dabar profesorius ir vienas iš didžiausių THz diapazono technologijų autoritetų pasaulyje X.C. Zhang, todėl pasakodamas būtinai turėsiu priminti apie šioje fizikų mokykloje gimusias idėjas ir pasiektus naujus rezultatus. Be to, pasistengsiu bent trumpai aptarti tai, kas yra daroma mūsų krašte, Puslaidininkių fizikos instituto Optoelektronikos laboratorijoje, kuri pastaruoju metu irgi pradėjo gana intensyviai reikštis šioje srityje.

Kur yra terahercų diapazonas?

   Terahercinė elektromagnetinių bangų spektro dalis apima dažnius nuo maždaug 0,1 THz iki 10 THz (1 THz=10¹² Hz=33,3 cm^-1=4,1 meV), o ją atitinkantys bangos ilgiai yra nuo 3 mm iki 30 µm. THz spinduliuotės vieta spektre yra pavaizduota 1 pav.

   Istorinės, o kartais ir techninės priežastys lėmė, kad skirtingose elektromagnetinių bangų spektro dalyse yra naudojama ne tik skirtinga techninė įranga, bet ir skirtinga terminija. Pavyzdžiui, žemo dažnio elektromagnetinės ("elektrinės") bangos yra generuojamos naudojant kintamąsias sroves, todėl jos priskiriamos elektronikos valdoms. Aprašant tokias bangas yra pasitelkiama ir jų amplitudė, ir fazė, nes turima eksperimentinė įranga leidžia abu šiuos dydžius patikimai išmatuoti. Bangos nuo jų generatoriaus iki imtuvo yra perduodamos laidais arba - naudojant antenas - laisva erdve, o jų sklidimas gerai aprašomas įvedus impedansus ir kitas grandynų teorijos koncepcijas. Taip apibrėžiamos "elektronikos" pasiekiama viršutinė dažnių riba nuolat kinta. Šiuo metu kietakūnės technologijos sukurti prietaisai leidžia generuoti kelių šimtų gigahercų dažnio bangas (tai atitiktų kelių milimetrų ilgio bangas), o kai kurie naujesnieji prietaisai netgi gali veikti ir artimuose 1 THz dažniuose (bangos ilgis 300 µm).

   Didesniuose dažniuose, kurie prasideda maždaug ties viršutine THz diapazono riba, mes patenkame į optikos valdas. Čia elektromagnetinės bangos dažniausiai yra aprašomos pasitelkiant fotonus ir kitus panašius terminus. Dažniai yra labai dideli, todėl bangoms priimti naudojami į jų galią reaguojantys detektoriai, kurie yra pernelyg lėti ir nesugeba sekti sparčių bangos elektrinio lauko pokyčių. Taigi, bet kokia informacija apie šių bangų fazę yra prarandama. Optinėms bangoms perduoti naudojami dielektriniai bangolaidžiai (šviesolaidžiai) arba (laisvąja erdve) lęšių ir veidrodžių rinkinys, o jų sklidimo ir nuostolių aprašymui yra pasitelkiamos perdavimo terpės kompleksinės dielektrinės konstantos.

   Fundamentinio mokslo požiūriu, jokio skirtumo tarp žemadažnių "elektrinių" ir aukštadažnių "optinių" bangų nėra - ir vienas, ir kitas puikiausiai aprašo tos pačios Maxwell'io lygtys. Todėl ir riba tarp šių dviejų sričių, kuri yra THz diapazone, gana miglota. Kai kurios sparčiosios elektronikos srities idėjos, truputį jas pakeitus, pradedamos taikyti THz diapazono laisvaerdvės optikos sistemose ir atvirkščiai - optikos būdai pradedami naudoti ten, kur anksčiau vyravo elektronikos grandynų koncepcijos. Todėl šiame diapazone bet kokie skirstymai į elektroniką ir optiką sparčiai nyksta.

Koherentinė THz spinduliuotės sistema

   Prieš pradėdami aptarinėti THz spinduliuotės generavimo ir detektavimo būdus, pasižiūrėkime į optinį įrenginį, kuris yra naudojamas visiem šiem tikslam pasiekti. Jo schema yra pavaizduota 2 pav. Ir generatorių, ir detektorių valdo optinės spinduliuotės pluoštelis. Tai gali būti pluoštelis, atkeliavęs iš sinchronizuotųjų modų lazerio, generuojančio labai trumpus optinius impulsus, arba iš dviejų lazerių, veikiančių be pertrūkio. Pastaruoju atveju bus sukuriama ir detektuojama siaurajuostė THz spinduliuotė. Pluoštelis pirmiausia padalijamas į dvi dalis. Viena dalis apšviečia emiterį, kuris generuoja laisva erdve sklindantį THz spinduliuotės signalą. Tas signalas yra surenkamas ir fokusuojamas į detektorių panaudojus parabolinius veidrodžius, kurie puikiai tinka tokioms sistemoms būdingiems stipriai išsiskečiantiems THz pluošteliams. Kita lazerio pluoštelio dalis yra paduodama į detektorių, kur ji persikloja erdvėje su THz pluošteliu. Keičiant vienos lazerio pluoštelio dalies nukeliaujamą kelią (tam yra naudojama optinė vėlinimo linija), galima išmatuoti ir THz spinduliuotės elektrinio lauko amplitudę, ir jo fazę.

   Aprašytoji bazinė schema yra plačiai naudojama kaip jautrus spektroskopijos prietaisas. Ji gerokai pranašesnė už visas iki šiol naudotas IR diapazono spektroskopines sistemas. Pirmiausia, THz spinduliuotės pluošteliai, generuojami pasitelkus lazerius, yra intensyvesni nei senieji nekoherentiniai IR spinduliuotės šaltiniai. Antra, detektavimas vyksta ne kriogeninėse, bet kambario temperatūrose ir yra jautrus ir bangos amplitudei, ir jos fazei. Ir trečia, spinduliuotė generuojama pasitelkus itin sparčius lazerius, todėl visus matavimus galima atlikti turint labai gerą laikinę skyrą. Spektrinė analizė atliekama matuojant THz bangas, kai jų kelyje nėra tiriamo bandinio ir jį įstačius. Abiem atvejais išmatuojama THz signalo forma; Fourier analizės būdu suradus atitinkamus signalų spektrus ir juos sulyginus galima nustatyti kaip dažniui keičiantis kinta ir realioji, ir menamoji bandinio dielektrinės funkcijos dalis.

Kaip terahercai yra generuojami?

   Per pastarąjį dešimtmetį buvo sukurta nemažai įvairių naujų techninių metodų, leidžiančių generuoti THz spinduliuotės impulsus naudojant lazerius. Tuos metodus būtų galima suskirstyti į dvi grupes: tuos, kurie naudoja lazerio apšviečiamus itin puslaidininkinius fotodetektorius, ir tuos, kuriuose pasitelkiamas ne fotolaidumas, o netiesiškas optinis medžiagos atsakas į trumpus lazerio impulsus. Pirmuoju atveju tinkamai pasirinkta puslaidininkinė medžiaga yra apšviečiama optiniu pluošteliu, kuriame fotonų energija yra didesnė už medžiagos draustinių energijų juostos tarpą. Medžiagoje atsiradę elektronai ir skylės yra greitinamos elektriniame lauke ir sukuria sparčiai laike kintančią elektros srovę. Laukas gali būti sukuriamas prie puslaidininkio prijungus išorinę įtampą; jis gali pats atsirasti kristalo paviršiuje dėl tam tikrų toje srityje susidarančių energetinių lygmenų. THz spinduliuotės impulse elektrinio lauko amplitudė šiuo atveju atkartoja fotosrovės išvestinę laike. Tokių, fotodetektorius naudojančių įrenginių generuojamos THz spinduliuotės charakteristikos labai priklausys nuo pasirinktos puslaidininkinės medžiagos parametrų.

   Pasižiūrėkime, kaip turint spartų fotodetektorių galima generuoti netrūkią THz diapazono spinduliuotę. Spinduliuotės spektro plotis šiuo atveju bus labai siauras; jai gauti naudojamas reiškinys, vadinamas optiniu maišymu. Fotodetektorius su THz diapazonui skirta antena - panašus į tą, kuris parodytas 3 pav. - yra apšviečiamas pluošteliais iš dviejų lazerių, kurių spinduliuotės dažnis skiriasi keletu terahercų, arba vieno lazerio, generuojančio kelias skirtingo dažnio modas, pluošteliu. Tuomet krintančios optinės spinduliuotės intensyvumas pradės svyruoti skirtuminiu dažniu ("optiniai mušimai"), o pakankamai spartus fotodetektorius, spėjantis sureaguoti į šį dažnį, pavers tuos mušimus THz diapazono spinduliuote.

   Kaip jau buvo minėta, THz spinduliuotės impulsą galima gauti ir trumpu optiniu impulsu apšvietus netiesišką optinį kristalą, kuris gali būti ir puslaidininkis, ir dielektrikas. Tam reikia, kad kristalas pasižymėtų taip vadinamu netiesiniu antrosios eilės netiesišku įspūdingumu. Jeigu šį dydį aprašančio tenzoriaus komponentai c⁽²⁾ nepriklauso nuo optinės bangos dažnio, tuomet THz dažnio elektrinis laukas atkartos antrąją optinio pluoštelio intensyvumo kitimo laike išvestinę:

   Šis procesas primena tai, kaip netiesiški elektronikos prietaisai, pavyzdžiui, diodai, detektuoja aukštadažnius elektrinius signalus, todėl jis dažnai vadinamas optiniu lyginimu. Optinio lyginimo gautų THz signalų spektras priklausys ir nuo kristalą apšviečiančių šviesos impulsų trukmės, ir nuo paties kristalo savybių inertiškumo. Optinis lyginimas buvo stebėtas daugelyje kristalų; dažniausiai THz spinduliuotės generavimui yra naudojamas cinko telūridas (ZnTe).

Kaip terahercai yra registruojami?

   Koherentiškam (kai nustatoma ir signalo amplitudė, ir jo fazė) matavimui THz dažnių srityje yra naudojami tie patys du pagrindiniai būdai, kaip ir šios spinduliuotės generavimui: fotolaidumas ir netiesiniai optiniai reiškiniai. Pirmąjį būdą galima taikyti tada, kai turime fotodetektorių, panašų į tą, kuris yra parodytas 3 pav., pagamintą iš puslaidininkio su labai sparčia krūvininkų rekombinacija. Šiuo atveju prie fotodetektoriaus nėra prijungiama išorinė elektrinė įtampa; reikalingą maitinimo įtampą jam suteikia laisva erdve atsklidęs THz spinduliuotės impulsas. Šio prietaiso kontaktai yra prijungti prie jautraus ampermetro, tačiau jis rodo srovę tik tuomet, kai vienu metu fotodetektorių veikia ir THz spinduliuotė, ir optinis impulsas. Keičiant abiejų šių signalų atkeliavimo laiko momentus yra taškas po taško matuojama (strobuojama) viso THz signalo forma.

   Netiesiškuose optiniuose THz signalų detektavimo įranginiuose pasitelkiamas tiesiškas elektrooptinis arba Pockel'io efektas. Šis efektas pasireiškia tuomet, kai medžiagos lūžio rodiklis gali būti pakeistas prie jos prijungus elektrinį lauką. Dažniausiai Pockel'io efektas taikomas elektrooptiniuose šviesos amplitudės moduliatoriuose, kurių schema parodyta 4 pav. Tokiame prietaise išorinė įtampa pakeičia kristalo lūžio rodiklio tenzoriaus komponentes, todėl pasikeičia kristalu sklindančios šviesos poliarizacija. Jei elektrooptinis kristalas yra tarp dviejų sukryžiuotų poliarizatorių, poliarizacijos pokytis pavirs pro sistemą praėjusios šviesos intensyvumo pokyčiu.

   Apibendrinant matyti, jog visai nebūtina, kad elektros įtampa pasiektų kristalą per prie jo pritvirtintus metalinius kontaktus. Ji taip pat sėkmingai gali atkeliauti laisvąja erdve, kaip tai daro THz spinduliuotės impulsai. Vieni pirmųjų tai suprato ir prieš penkerius metus sėkmingai įgyvendino prof. Zhang su savo bendradarbiais iš Rensseleario politechnikos instituto (JAV). Dabar elektrooptinis strobavimas THz spinduliuotės sistemose yra naudojamas labai plačiai. 5 pav. pavaizduota, kaip atrodo tipiškas THz spinduliuotės impulsas, kuris buvo gautas apšvietus GaAs kristalą 25 fs trukmės lazerio impulsu. Jis buvo išmatuotas naudojant elektrooptinį efektą specialiame polimero kristale ir dalį to paties ultraspartaus lazerio šviesos pluoštelio. Šio signalo spektras yra parodytas 6 pav. Matyti, kad šitokia sistema leidžia atlikti spektrinius matavimus net iki 30 THz (tai atitinka apie 10 µm dydžio bangos ilgius) siekiančių dažnių. Įdubimas spektrinėje charakteristikoje, kuris matyti tarp 7 ir 10 THz, susijęs su šio dažnio spinduliuotės sugertimi ją generuojančiame GaAs kristale.

Teraherciniai vaizdai

   Vien taikymais spektroskopijoje didžiulio susidomėjimo THz spinduliuotės sistemomis nepaaiškinsi. Yra ir kitų sričių, kur šios sistemos žada didesnį tobulumą. Tarp jų kartais minima ir ryšių technika, nors dėl šio diapazono bangų specifikos (THz diapazono bangos yra labai intensyviai sugeriamos atmosferoje esančių vandens garų) tėra kalbama apie kariškiams skirtas trumpo nuotolio apsaugotas nuo pasiklausymo ryšio sistemas. Didžiausia perspektyva (ir didžiausi tyrimams skirti pinigai) gali atsiverti THz diapazono spinduliuotės pagalba daromų vaizdų technikos srityje. Ypač padidėjo susidomėjimas tokia technika po praėjusių metų rugsėjo 11 d. teroro aktų. Tiesa, kol kas nei terahercinių stebėjimo kamerų, nei terahercinių sprogmenų detektorių dar nėra, tačiau tyrimai šia kryptimi jau vyksta gana intensyviai.

   Pirmieji THz spinduliuotės sistemas vaizdų sudarymui dar 1995 m. panaudojo Bello laboratorijų mokslininkai. Tuomet pasaulio spaudą apkeliavo dvi medžio lapo nuotraukos: viena padaryta THz spinduliais ką tik lapą nuskynus, o kita po dviejų dienų, kai sudžiūvo. Skirtumai nuotraukose atsirado dėl sumažėjusios THz spinduliuotės sugerties, kuri priklauso nuo lape esančio vandens. Nuo to meto THz vaizdų gavimo technologija gerokai patobulėjo; dabar galima THz spinduliais fotografuoti ir gerokai didesnius, ir netgi judančius objektus. Žengti pirmieji žingsniai taikant tuos vaizdus medicinos diagnostikoje.

   THz spinduliuotė pasižymi tuo, kad jos kvanto energija labai nedidelė - vos 4 meV ties 1 THz, todėl ji nesukelia biologiniuose audiniuose jokių jonizuojančioms spinduliuotėms (ultravioletiniams, Rentgeno spinduliams) būdingų pokyčių, kurie dažnai būna kenksmingi sveikatai. Be to, kaip jau buvo minėta, THz diapazone savo spektrinius "pirštų atspaudus" - būdingas sugerties linijas - turi dauguma organinių molekulių, todėl teraherciniai vaizdai leidžia atskirti vienus ar kitus biologinius audinius. Šioje srityje toliausiai pažengta taikant THz vaizdus krūties vėžio diagnostikoje.

   THz vaizdų sudarymo technologijų svarba dabar kelia nedaug abejonių. Specialias mokslines programas šia kryptimi planuoja ir Europos Bendrija, ir JAV, ir Japonija bei Pietryčių Azijos šalys. Tik dar nėra visiškai aišku, kokie THz spinduliuotės šaltiniai ir kokie jų detektoriai bus pasirinkti. Mūsų aprašytoji koherentinės THz spinduliuotės sistema turi nemažai pranašumų: didelis signalo ir triukšmo santykis, galimybė atlikti norimus matavimus nekreipiant dėmesio į fono spinduliuotę, kuri kambario temperatūrose THz diapazone yra gana stipri ir t.t. Bet negalima nuslėpti ir šios sistemos trūkumų: visų pirma - dar nepakankamo turimų spinduliuotės šaltinių efektyvumo. Tuos šaltinius teks skubiai tobulinti, nes konkuruojančios technologijos (iš jų patys perspektyviausi, mano nuomone, yra puslaidininkiniai kvantų kaskadų lazeriai) jau lipa ant kulnų. THz šaltiniams ir detektoriams reikia tobulesnių puslaidininkinių darinių.

Unikalios "purvino" kristalo savybės

   Lietuvos PFI Optoelektronikos laboratorijos mokslininkų kelias į terahercų sritį prasidėjo nuo puslaidininkinių medžiagų su labai trumpomis krūvininkų gyvavimo trukmėmis, t.y., medžiagų, kuriose kokiu nors būdu, pavyzdžiui, pašvietus lazerio impulsu, sukurti elektronai egzistuoja labai trumpai ir po to vėl išnyksta (rekombinuoja). Sovietmečiu mes iš jų gamindavome trumpų elektrinių impulsų generatorius, kuriuos gana sėkmingai pardavinėjome įvairiems, taip pat ir kariniams, užsakovams.

   Sutrumpinti gyvavimo trukmę nėra taip sudėtinga, kaip gali pasirodyti - pakanka sukurti pakankamai daug krūvininkų pagavimo centrų, kitaip tariant, užteršti kristalą arba gerokai sugadinti jame tvarką. Blogai tik tai, kad šitaip yra labai suvaržomos elektronų judėjimo kristale galimybės, kurios paprastai apibūdinamos vadinamuoju judriu parametru. Praktiniame darbe tai reiškia, kad lazerio sukurti elektronai gyvuos trumpai, tačiau jų sukurta elektros srovė bus silpna ir beveik nepastebima. Be to, norint pasiekti terahercų sritį, gyvavimo trukmė turi sumažėti net iki 1 pikosekundės (10^-12 arba trilijoninės sekundės dalies). Jeigu trukmė iki šios mažinama tradiciniais būdais, elektronų judris visai sunyksta ir šviesos sužadintos srovės tiesiog nebelieka.

   Apie 1990 m. Massachusetso technologijos instituto (MIT) mokslininkams pavyko aptikti medžiagą, kurioje gyvavimo trukmė buvo labai maža, bet judris likdavo pakankamai didelis. Tai buvo molekulių pluoštelio epitaksijos būdu užauginti GaAs sluoksniai. Tokiu būdu užaugintas GaAs yra naudojamas lazeriniuose dioduose, mikrobangų generatoriuose ir kituose prietaisuose. Tik, skirtingai nuo tų prietaisų, auginant "spartų galio arsenidą", padėklo, ant kurio yra auginamas darinys, temperatūra yra apie tris kartus sumažinama. Dėl šios priežasties užaugintas kristalas turi labai daug defektų, bet tie defektai ypatingi - juos sudaro GaAs sudarantys arseno atomai, kurių, auginant žemesnėje temperatūroje, yra daugiau nei galio atomų, todėl jie užima pastarųjų vietas gardelėje.

   Todėl nors ši medžiaga - "žematemperatūris" GaAs (ŽT-GaAs) - ir yra gana "purvina", turi daug defektų, būtent tie unikalūs defektai leidžia ją panaudoti pačioms įvairiausioms reikmėms. THz spinduliuotės prietaisai yra tik vienas iš pritaikymo pavyzdžių; iš ŽT-GaAs gaminami itin spartūs optiniai perjungikliai, jis pagerina mikrobanginių tranzistorių parametrus, o visai neseniai buvo aptikta, kad ši medžiaga tinka ir optinio ryšio diapazono lazerių gamybai.

Puslaidininkiniai sluoksniai iš Vilniaus

   ŽT-GaAs tyrimai PFI prasidėjo apie 1993 metus. Tuo metu, atsivėrus vartams į Vakarų laboratorijas tapo skaudžiai aišku, kad su turima aptriušusia eksperimentine ir technologine įranga mums belieka vien pigios darbo jėgos užsienio laboratorijose dalia. Neturint kokios nors originalios technologijos, pritraukti į Lietuvą tarptautinių fondų pinigus buvo labai sunku.

   Tiesą sakant, šiokia tokia technologinė įranga vis dėlto buvo likusi. Institute buvo vienas iš pirmųjų SSSR pagamintų molekulių pluoštelio epitaksijos (MBE-Molecular Beam Epitaxy) įrenginių, kokie visame pasaulyje yra naudojami auginant pačius sudėtingiausius puslaidininkinius darinius. Aišku, tarybinio įrenginio kokybė apie tokius darinius leido tik pasvajoti, bet kai kam jis vis dėlto tiko.Tuo labiau, kad su agregatu dirbo Dr. Klemensas Bertulis, kuris per metus, praleistus "kovojant" su tarybinio MBE kaprizais, tapo tikru šios technologijos ekspertu.

   Pirmąjį tarptautinį grantą gavome iš G. Soroso fondo, kuris į buvusius tarybinius mokslininkus dar žiūrėjo kiek atlaidžiau, nekeldamas pačių aukščiausių reikalavimų. Tas grantas leido išlaikyti specialistus ir paskatino labiau pasitikėti savo jėgomis. Dirbdami pagal šį projektą jau sugebėjome pasivyti kitas grupes, dirbusias ŽT-GaAs srityje, todėl jį įvykdę galėjome pasiūlyti savo paslaugas ir kitiems. 1998 m. Optoelektronikos laboratorija pradėjo dalyvauti Europos Bendrijos finansuojamame projekte, kuriame be mūsų dalyvavo prancūzų, švedų ir lenkų grupės. Šis projektas buvo mums itin naudingas, nes kolegos užsieniečiai, naudodami savąją - geresnę nei mūsų - eksperimentinę įrangą, tyrė būtent Vilniuje užaugintus darinius.

   Bendradarbiavimas bendradarbiavimui nelygu. Rezultatai, kuriuos gavo mūsų tarptautinis kolektyvas, priklausė visiems, bet mūsų laboratorijai teko ir šis tas daugiau - sukurta ir gerai patikrinta ŽT-GaAs sluoksnių technologija. Turėdami ją, ryžomės kitam žingsniui - THz diapazono prietaisų kūrimui. Šiam sumanymui pavyko gauti ir gana rimtą finansavimą, šiuokart iš NATO programos "Mokslas - taikai". Jis leis gerokai atnaujinti laboratorijos eksperimentinę bazę: jau dabar galime pasigirti turį tokį pat femtosekundinį lazerį, kokį naudoja visos THz spinduliuotę tiriančios grupės; planuojame įsigyti ir modernesnių puslaidininkių technologijos įrenginių.

   Gegužės mėnesį baigsis tik pirmieji iš trijų projekto vykdymo metų, tačiau jau galime parodyti kai kuriuos rezultatus, garantuojančius viso projekto sėkmę. Kol kas mūsų technologams dar sunku pagaminti tokius prietaiso darinius, koks yra pavaizduotas 3 pav. Tiesiog PFI turima fotolitografijos įranga (o gal ir darbo su ja įgūdžiai) per pastarąjį dešimtmetį galutinai sumenko. Kitais žodžiais tariant, medžiagą - epitaksinius sluoksnius THz emiteriams - pasigaminti jau sugebame, bet elektrinius kontaktus - dar ne. Rugsėjo mėnesį, prieš vykstant į JAV, į Rensseleario politechnikos institutą - THz technologijos "šventovę", verkiant reikėjo įsimesti į lagaminą savo pagamintą emiterį. Kilo išganinga mintis: kontaktai reikalingi tam, kad būtų galima prijungti prie jų elektrinę įtampą ir sukurti sluoksnyje elektrinį lauką, judinantį šviesos sužadintus krūvininkus. Bet tokį lauką galima sukurti ir be kontaktų - tiesiog auginant vienas ant kito sluoksnius su skirtingomis savybėmis.

   Tokius "sumuštinius" iš trijų GaAs sluoksnių, kurių viršutinis buvo augintas žemesnėje temperatūroje, ir išbandėme Rensselearyje. Idėja pasiteisino - darinys generavo net dešimt kartų didesnę THz spinduliuotės galią už panašius kitose laboratorijose pagamintus prietaisus. Kolegos amerikiečiai, tiriantys juos jau daugiau negu dešimtmetį sakė, kad optinės spinduliuotės vertimo THz spinduliais efektyvumas mūsų darinyje beveik prilygsta rekordiniams.

   Šaltinio problema jau beveik išspręsta, tačiau prieš pradedant gaminti THz spinduliuotės detektorius, nori nenori teks išmokti gaminti gerus kontaktus. Šiuo metu tai vienas didžiausių mūsų rūpesčių.

   THz diapazono technika pradeda domėtis vis daugiau žmonių. Laikui bėgant jos poreikis vis augs, todėl labai svarbu, kad į šios srities tyrimus kuo aktyviau įsijungtų ir mūsų krašto fizikai bei inžinieriai.

Arūnas Krotkus