Эффективные методы генерации терагерцового излучения позволяют проникать сквозь одежду, бумагу, пластик и другие материалы для обнаружения взрывачатых или наркотических веществ, будучи при этом безопасными для человека

Широкое применение терагерцового излучения

Электромагнитное излучение терагерцового диапазона сегодня представляет большой интерес благодаря уникальным возможностям, открывающимся при использовании этого излучения в спектроскопии и томографии, высокочувствительных устройствах распознавания состава и состояния среды, технике построения изображений скрытых объектов. Успех этих приложений теоретически объясняется двумя факторами: особенностями прохождения терагерцового излучения через среды - оно хорошо отражается от проводящих покрытий и почти свободно проходит через многие непроводящие объекты, и тем, что в этот диапазон частот попадают “контрольные” резонансные частоты возбуждения многих практически важных материалов, химических соединений и молекул. Проводя диагностику на конкретных частотах, характерных для линий терагерцового поглощения исследуемого материала, по спектру отраженного или прошедшего импульсного излучения можно судить о составе и особенностях строения объектов, определять содержание примесей в сверхмалых количествах, а также исследовать динамику протекания физических, химических и биологических процессов. Несмотря на большие усилия, затрачиваемые сегодня научными коллективами ряда стран, до сих пор отсутствуют компактные, экономичные и оптимальные по параметрам терагерцовые излучатели и детекторы, которые бы полностью удовлетворяли задачам широкого практического применения терагерцовой диагностики.

В рамках мегагранта Правительства РФ на базе кафедре в 2010 году создана лаборатория по изучению экстремальных световых полей ELSA Lab под руководством известного французского ученого Жерара Муру. Инфраструктура лаборатории включает новейшие фемтосекундные лазерные системы, в том числе, единственную в России лазерную систему со стабилизацией фазы импульса по огибающей несущей частоты Femtopower PRO CEP HP/HR, и современные средства измерения излучений. Часть лаборатории размещена на петаваттном лазерном комплексе ИПФ РАН.

ELSA Lab ориентирована на исследование взаимодействия мощных ультракоротких (фемтосекундных) лазерных импульсов с веществом, на разработку высокоэффективных методов генерации и детектирования терагерцового излучения и на приложение разработанных методов к терагерцовой спектроскопии и интроскопии. Персонал лаборатории состоит, в основном, из молодых, перспективных исследователей.

Возможность недеструктивных исследований в искусстве и археологии

Терагецовое излучение предоставляет уникальные возможности недеструктивного изучения физической структуры и проведения спектрального анализа без какого-либо контакта с ценными произведениями искусства и артефактами.

В феврале 2012 г. сотрудникам Лаборатории экстремальных световых полей при участии Бьянки Джексон из университета Мичигана, США удалось визуализировать внутреннюю структуру русской иконы начала 19 века. Зондирование иконы терагерцовым излучением проводилось в двух режимах. В отражательном режиме фиксировались импульсы, отраженные от границ раздела лака, краски, грунта и деревянной основы. Это позволило реконструировать слоистую структуру иконы и, в частности, определить, насколько отличаются толщины слоев лака, краски и грунта для разных точек на поверхности иконы. В просвечивающем режиме регистрировались прошедшие через икону импульсы, что позволило определить среднюю по толщине иконы плотность вещества в разных местах иконы. В результате исследования удалось ответить на вопрос реставраторов о причине подновления изображения на небольшом участке иконы. На терагерцовых сканах отчетливо виден дефект внутренней структуры деревянной основы – сучок (на обратной стороне иконы следов дефекта визуально не наблюдается). Это позволило отбросить гипотезу об ожоге иконы свечой и выбрать правильную методику реставрации иконы.