Wetenschappers van de ITMO University zijn er voor het eerst ter wereld in geslaagd om de niet-lineaire brekingsindex van materie in het terahertz-bereik rechtstreeks te meten. De resultaten van de experimenten werden vergeleken met eerdere theoretische voorspellingen om de aanwezigheid van niet-lineaire effecten te bevestigen. De verkregen gegevens kunnen worden gebruikt om licht, evenals in fundamenteel en biomedisch onderzoek. De resultaten zijn gepubliceerd in Optica Express .

In de afgelopen 40 jaar, terahertz-straling is wijdverbreid gebruikt voor kwaliteitscontrole- en veiligheidssystemen, voor de bepaling van stoffen, evenals voor verschillende biomedische onderzoeken. Echter, krachtige stralingsbronnen in dit bereik verschenen relatief recent. Dergelijke krachtige straling verandert de brekingsindex van het medium en beïnvloedt hoe het straling uit andere bereiken doorlaat. Onderzoekers noemen dergelijke effecten niet-lineariteiten en bestuderen ze om apparaten te maken voor het regelen van licht.

Voor het eerst ter wereld, de wetenschappers van de ITMO University hebben rechtstreeks de niet-lineaire brekingsindex van materie in het terahertz-bereik gemeten. Ze pasten de eerder bekende Z-scanmethode aan om experimentele gegevens te verkrijgen over hoe krachtige straling de brekingsindex van het monster verandert. Daarna voerden de onderzoekers een numerieke simulatie van het experiment uit en vergeleken de resultaten:ze bleken vergelijkbaar te zijn.

"Voor de eerste keer, we zijn erin geslaagd om op betrouwbare wijze te verifiëren dat terahertz-straling sterke niet-lineariteit in het medium veroorzaakt. Tot dusver, we hebben alleen metingen gedaan voor water, maar we zijn van plan het scala aan media uit te breiden om dit soort experimentele en theoretische studies uit te voeren. De verkregen gegevens zullen nuttig zijn voor het maken van apparaten voor lichtregeling, evenals voor fundamenteel en biomedisch onderzoek, " merkte Maria Zhukova op, lid van het Laboratorium voor Femtoseconde Optica en Femtotechnologieën aan de ITMO University.

"Ons laboratorium is al lang bezig met de ontwikkeling van terahertz-stralingsbronnen met hoge intensiteit, en we hebben al een aantal uitstekende resultaten behaald. Maar voordat we dieper ingaan op de fundamentele aspecten ervan, we besloten om de niet-lineariteiten die het veroorzaakt te beschrijven met behulp van zeldzame apparatuur aan de ITMO University. We hebben de methode voor het meten van niet-lineariteit aangepast om de bestaande experimentele basis zo efficiënt mogelijk te gebruiken, ", voegt Maksim Melnik toe van het Laboratorium voor Femtoseconde Optica en Femtotechnologieën aan de ITMO University.