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利用高激发的里德堡态原子实现高速太赫兹成像系统_S11竞猜

发布时间:2021-09-13 人气:

本文摘要:据麦姆斯咨询报导,英国达勒姆大学(UniversityofDurham)的研究人员创立了一种新的光学系统,该系统在室温下利用原子蒸气唤起将太赫兹电磁辐射切换为红外线。该系统可以用于传统的高速摄像机较慢有效地提供太赫兹图像,而且新技术也让太赫兹电磁辐射的应用于研发显得更容易。 图1太赫兹光学系统表明了一个形如PSI品牌标志的物体(绿光)。原子蒸气唤起出有的光能用尼康数码单反相机摄制下来。

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据麦姆斯咨询报导,英国达勒姆大学(UniversityofDurham)的研究人员创立了一种新的光学系统,该系统在室温下利用原子蒸气唤起将太赫兹电磁辐射切换为红外线。该系统可以用于传统的高速摄像机较慢有效地提供太赫兹图像,而且新技术也让太赫兹电磁辐射的应用于研发显得更容易。

图1太赫兹光学系统表明了一个形如PSI品牌标志的物体(绿光)。原子蒸气唤起出有的光能用尼康数码单反相机摄制下来。(图片来源:LucyDownes/杜伦大学)太赫兹电磁辐射在电磁频谱区域介于红外光和微波之间。

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理论上,它具备普遍的应用于前景,比如安全检查、医疗光学和工业质量掌控。但是,产生和观测0.1到10THz的电磁波电磁辐射依然是亟需突破的挑战。这段仍未被有效地了解和利用的频谱真空地带,一般来说被称作“太赫兹间隙”,虽然在很多有所不同的应用领域,不存在着多种竞争性太赫兹技术,但它们各有缺点。图2太赫兹的频谱区域那么为什么在有多余的电磁频谱能用时,还对太赫兹电磁辐射念念不忘呢?杜伦大学的KevinWeatherill说明说道:“纸、塑料和布料等许多日常材料对于这个区域的太赫兹电磁辐射来说都是半透明的,因此,像X光一样,它们可以对不半透明的物体展开光学。

而且由于能量较低,电磁辐射所谓电离的,对生物和医疗应用于很安全性,而且它的波长充足较短需要构建高分辨率的光学。”短距离和噪音问题目前早已研发出有几种太赫兹光学技术。有些系统利用单像素探测器,通过在物体上扫瞄太赫兹光束来创立图像,但这种方式过程很较慢。

“利用小面积的焦平面阵列或全视场传感器,可以重复使用已完成整个二维(2D)图像的摄制,”Weatherill说道,“当前最先进设备的技术有可能是微测辐射热计阵列(热传感器)。不过由于灵敏度较低,它们的帧速率容许在30赫兹左右,因此必须很长时间来搜集光子才能低于背景噪声呈现出图像。”Weatherill和他的同事们所创立的太赫兹光学系统,还包括了一个充满著了铯原子的蒸气池和探讨其上的三个红外激光器。

每个激光器被准确地回声到铯原子三个倒数光子能级中的一个。当这三个激光器倒数唤起时,铯原子最后正处于低唤起的“里德堡态”。原子光子到有所不同的里德堡态必须吸取0.55THz的光子能量,不过约一微秒后将再次发生裂变。裂变过程将获释绿色光子,这种光子需要被普通的光学照相机观测。

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太赫兹电磁辐射在0.55THz一处显露出锐利的共振号召,而其他频率的太赫兹电磁辐射会被观测到。因此,与其他观测太赫兹光子的技术有所不同,该技术可以可信地从广谱热噪声中挑窄带信号,而且观测灵敏度约是其他技术100倍。双色光学研究人员当前需要取得的太赫兹光学速度可超过每秒3000帧。

他们还在之后优化他们的设备,并且坚信从理论上收集数据的帧速率应当可以超过1MHz。另外,他们还热衷扩展其他方面的研究,例如观测其他频率的太赫兹电磁辐射,以及双色太赫兹光学。杜伦大学的LucyDownes说道:“我也很想要尝试把它设置成光线模式,这样我们就可以检测大块物体的表面缺失。”美国布朗大学(BrownUniversity)的DanielMittleman回应,这套光学系统最显著的应用于是在实验室中:“像发生爆炸、冲击波测试、液体的基础物理研究以及某些较慢、极端自然现象等,都是太赫兹光学可大显身手的地方,对任何红外线不半透明的材料而言,太赫兹都是有意思的自由选择。

”对于更好的商业应用于,他意识到建构实用型太赫兹器件将面对诸多挑战。“最后,将它们PCB好,然后获得物理实验室之外去用于应当不会很有意思。如果应用于仅限于基础物理研究,那么这些挑战就显得无关紧要了。

如果想要将它们应用于到实验室外的领域,那么解决问题实用性的问题就很最重要,而这个问题还必须我们更进一步的探究。


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