Импульсные терагерцовые «гребенки» из микрочипа помогут в поиске взрывчатки
Исследователи из Массачусетского Технологического Института разработали терагерцовый квантово-каскадный лазер размером с компьютерный чип. Первые тесты позволили получить спектры излучения с высоким соотношением сигнал/шум всего за 100 микросекунд, что, по словам авторов, позволит использовать источники в импульсном режиме. Поскольку терагерцовое излучение способно легко проникать сквозь препятствия, оно может использоваться для поиска, к примеру, спрятанной взрывчатки. Исследование опубликовано в журнале Optica, кратко о нем сообщает пресс-релиз MIT.
Квантово-каскадные лазеры отличаются от традиционных полупроводниковых внутренним строением и принципом генерации излучения. Они состоят из большого количества тонких слоев полупроводников, формирующих периодичную гетероструктуру-«сандвич». Она создает для электрона некое подобие ступенчатой лестницы, перемещение вдоль которой требует, в частности, туннелирования. Из-за такой структуры за время движения один электрон может испустить несколько квантов света, поэтому квантово-каскадные лазеры могут обладать квантовой эффективностью больше 100 процентов.
В новой работе авторы использовали сразу два каскадных лазера на основе слоев арсенида галлия и арсенида галлия-алюминия для генерации излучения. Исследователям удалось подобрать параметры слоев в лазерах и самих лазеров таким образом, что спектр получаемого излучения состоял из отдельных пиков, расположенных с равным шагом в гигагерцовом диапазоне волн. При этом ученым удалось показать, что создавать такие «гребенки» можно в импульсном режиме. Это позволяет справиться с важной для терагерцовых лазеров проблемой охлаждения.
Ученые протестировали новый источник на эталонном образце арсенида галлия. Способность эталона поглощать терагерцовое излучение можно предсказать теоретически. Экспериментальные результаты оказались близки к предсказанным.
По словам независимого эксперта, Джерарда Высоцки из университета Принстона, авторы впервые создали компактные терагерцовые источники способные создавать «гребенки». «Это прорывная работа. Подобные источники раньше не были доступны в терагерцовом диапазоне» — заключает ученый. Высоцки отмечает важность того, что новый прибор позволяет получать спектры высокого разрешения в импульсном режиме. «Это первый шаг к созданию терагерцовых химических сенсоров».
Ранее на получение терагерцовых спектров пропускания уходило порядка 15-30 минут. Это связано с тем, что исследование пропускания излучения с каждой конкретной длиной волны требовало «механической» перестройки прибора. Новый лазер может уменьшить это время на несколько порядков.
Терагерцовое излучение относится к длинам волн от 0,1 до 1 миллиметра. Оно легко проходит сквозь большинство диэлектриков, что позволяет использовать его для анализа образцов, прямого доступа к которым у исследователей нет. Кроме того, ранее физики из Калифорнийского технического института предложили применять источники терагерцовых «гребенок» для повышения точности радиотелескопов-интерферометров.
Владимир Королёв
EHang скоро станет первой компанией, которая получит сертификат типа на аэротакси
Китайская компания EHang объявила, что аэротакси EH216-S прошло все необходимые испытания и готовится к получению сертификата типа от Администрации гражданской авиации Китая в ближайшее время. Когда это произойдет, компания EHang станет первой в мире, получившей сертификат типа на электрическое аэротакси, сообщает New Atlas. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Под аэротакси сегодня понимают полностью электрические или гибридные летательные аппараты с вертикальным взлетом и посадкой, способные перевозить несколько пассажиров на небольшие дистанции. Ожидается, что уже в недалеком будущем сервисы аэротакси станут важной частью городских транспортных сетей, что позволит снизить нагрузку на существующий общественный транспорт и уменьшит пробки на дорогах. Многие из разрабатываемых сегодня прототипов аэротакси находятся на завершающих стадиях летных испытаний, а создающие их компании соревнуются за первенство прохождения сертификации, которая откроет им дорогу к полноценному серийному производству и выходу на рынок. Китайская компания EHang объявила о завершении летных испытаний своего двухместного беспилотного аэротакси EH216-S в рамках программы сертификации, которая длилась 30 месяцев с января 2021 года. Компания ожидает получения сертификата типа, подтверждающего соответствие конструкции летательного аппарата стандартам безопасности, от Администрации гражданской авиации Китая в самое ближайшее время. Кроме того, китайским регулятором была одобрена к использованию облачная система, разработанная компанией для управления парком беспилотных воздушных такси. Разработка модели аэротакси EH216-S ведется с 2018 года. Это двухместный полностью электрический летательный аппарат, выполненный по схеме мультикоптера с 16 винтами, установленными парами на восьми лучах рамы. Аппарат способен перевозить до 220 килограммов груза на расстояние до 30 километров с максимальной скоростью 130 километров в час. Модель полностью автоматическая и в кабине, рассчитанной на двух пассажиров, отсутствуют органы управления (за исключением сенсорного экрана, через который происходит взаимодействие пассажиров с аппаратом, например, выбор маршрута). Тем не менее в целях безопасности аэротакси может управляться дистанционно оператором компании. За прошедшие несколько лет предсерийные прототипы EH216 уже налетали около 10000 часов, выполняя небольшие экскурсионные полеты в туристических местах. Также 17 августа в докладе о финансовых отчетах за второй квартал EHang подтвердила, что начала предварительные поставки аэротакси в Китае. Например, как минимум 16 двухместных аэротакси уже были поставлены заказчикам в первой половине 2023 года. Китайский регулятор разрешил использовать эти транспортные средства в некоторых определенных местах для тестирования, обучения и демонстрационных полетов. https://www.youtube.com/watch?v=xHPTtXIVxj4 За пределами Китая одним из наиболее близких к получению сертификата типа стал прототип аэротакси от компании Joby Aviation. Недавно Федеральное управление гражданской авиации США разрешило начать летные испытания серийного прототипа этого аэротакси. Если все пройдет успешно, то компания планирует пройти сертификацию и начать поставки заказчикам в 2025 году.