En ingeniería, la brecha de terahercios es una banda de frecuencia en la región de terahercios del espectro electromagnético entre ondas de radio y luz infrarroja para la cual no existen tecnologías prácticas para generar y detectar la radiación. Se define como de 0,1 a 10 THz ( longitudes de onda de 3 mm a 30 µm) aunque el límite superior es algo arbitrario y algunas fuentes lo consideran 30 THz (una longitud de onda de 10 µm). [1] Actualmente, en frecuencias dentro de este rango, las tecnologías útiles de generación y recepción de energía son ineficientes e inviables.
La producción masiva de dispositivos en este rango y el funcionamiento a temperatura ambiente (en la que la energía kT es igual a la energía de un fotón con una frecuencia de 6.2 THz) son en su mayoría poco prácticos. Esto deja una brecha entre las tecnologías de microondas maduras en las frecuencias más altas del espectro de radio y la ingeniería óptica bien desarrollada de los detectores de infrarrojos en sus frecuencias más bajas. Esta radiación se utiliza principalmente en aplicaciones especializadas a pequeña escala, como la astronomía submilimétrica . La investigación que intenta resolver este problema se ha realizado desde finales del siglo XX. [2] [3] [4] [5] [6]
Cierre de la brecha de terahercios
La mayoría de los dispositivos electrónicos de vacío que se utilizan para la generación de microondas se pueden modificar para operar a frecuencias de terahercios, incluidos el magnetrón, [7] gyrotron, [8] sincrotrón, [9] y el láser de electrones libres. [10] De manera similar, los detectores de microondas, como el diodo túnel, han sido rediseñados para detectar frecuencias de terahercios [11] e infrarrojas [12] también. Sin embargo, muchos de estos dispositivos están en forma de prototipo, no son compactos o existen en laboratorios de investigación universitarios o gubernamentales, sin el beneficio del ahorro de costos debido a la producción en masa.
Investigar
La investigación en curso ha dado como resultado emisores (fuentes) y detectores mejorados , y la investigación en esta área se ha intensificado. Sin embargo, persisten inconvenientes que incluyen el tamaño sustancial de los emisores, los rangos de frecuencia incompatibles y las temperaturas de funcionamiento indeseables, así como los requisitos de componentes, dispositivos y detectores que se encuentran en algún lugar entre la electrónica de estado sólido y las tecnologías fotónicas . [13] [14] [15]
Láseres de electrones libres puede generar una amplia gama de emisión estimulada de radiación electromagnética de microondas, a través de terahercios radiación para rayos X . Sin embargo, son voluminosos, costosos y no adecuados para aplicaciones que requieren una sincronización crítica (como las comunicaciones inalámbricas ). Otras fuentes de radiación de terahercios que se están investigando activamente incluyen osciladores de estado sólido (a través de la multiplicación de frecuencia ), osciladores de onda hacia atrás (BWO), láseres de cascada cuántica y gyrotrones .
Referencias
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Williams, G. (2003). "Llenando la brecha de THz" (PDF) . jlab.org . Seminario CASA.
- Cooke, Mike (2007). "Llenando el vacío de THz con nuevas aplicaciones" (PDF) . Semiconductor hoy . 2 (1). págs. 39–43 . Consultado el 30 de julio de 2019 .
- Janet, Rae-Dupree (8 de noviembre de 2011). "Nueva vida para electrones viejos en imágenes biológicas, tecnologías de detección" . SLAC National Accelerator Laboratory (Nota de prensa). Palo Alto, California: Universidad de Stanford.
... los investigadores han generado con éxito pulsos de luz intensos en una parte del espectro electromagnético en gran parte sin explotar, la llamada brecha de terahercios .