A Kaiserslauterni Műszaki Egyetem kutatói részt vettek a rétegvastagság kvantumoptikai terahertz-mérésében

Kísérleti felépítés a kvantumoptikai rétegvastagság-méréshez a terahertzes spektrális tartományban a látható fotonok mérésével. (Kép: Fraunhofer ITWM)

Az Kaiserslautern Műszaki Egyetem (TUK) és a Fraunhofer ITWM kutatói elsőként demonstrálják a rétegvastagság mérését terahertzes kvantuminterferencia segítségével. A Fraunhofer Intézetek fő projektje, a QUILT, többek között a terahertzes hullámok detektálásával foglalkozik új kvantumoptikai módszerek alapján. Első sikereikről számolnak be a Fraunhofer ITWM és a TUK kutatói a neves szaklap, a „Science Advances” márciusi számában, amelyet az „American Association for the Advancement of Science” ad ki.

A QUILT a „Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions” (Kvantum módszerek fejlett képalkotási megoldásokhoz) rövidítése, és több Fraunhofer intézet számára alapot nyújt arra, hogy közösen kvantumalapú mérőrendszereket fejlesszenek ki különböző spektrális tartományokban. A Fraunhofer ITWM-nél a kötött fotonok tulajdonságait használják fel a fiatal kutatási területen, a kvantumszenzorikában.

„Bár az elmúlt években folyamatosan fejlődött a terahertzes technológia, a képalkotás ezen a spektrális tartományon továbbra is nagy technikai kihívás” – mondja Prof. Georg von Freymann, az optikai technológiák és fotonika oktató- és kutatási terület vezetője a TUK-nál, valamint a Fraunhofer ITWM anyagjellemzési és vizsgálati osztályának vezetője. „Ezzel szemben a mai okostelefonos vagy számítógépes kamerák fejlettek, magas felbontást és detektálási hatékonyságot kínálnak mérsékelt költségek mellett.” Egy új mérési módszer nyújthat megoldást: kvantumoptikai módszerek segítségével a terahertzes spektrumban lévő fotonok tulajdonságait könnyebben detektálható látható fény fotonjaira lehet átvinni, így könnyebben értékelhetők az információk a terahertzes fotonokról.

„Az előző évben megteremtettük az alapokat a mérési elv megvalósításához, most pedig sikerült kvantuminterferenciát megfigyelni a terahertzes spektrumban látható fotonok segítségével” – mondja Björn Haase, az egyik résztvevő doktorandusz a TUK-nál. Kollegája, Mirco Kutas hozzáteszi: „Első alkalommal sikerült hozzáférhetővé tenni a terahertzes hullámokat külső minták kísérleti vizsgálatához.” A kísérletekben a Fraunhofer ITWM optimalizációs osztályának elméleti fizikusai is közreműködtek. „A szimulációk eredményei nagyon jó egyezést mutatnak a kísérletekkel” – magyarázza Dr. Patricia Bickert, aki főként az elméleti modellezésért felelős.

Ez lehetővé tette, hogy meghatározzák különböző minták rétegvastagságát, amelyek csak a terahertzes hullámokkal lépnek kölcsönhatásba, a látható fény detektálásával. Ez az első ilyen típusú vizsgálat a világon.

További információk a Fraunhofer ITWM oldalán (https://www.itwm.fraunhofer.de/de/presse-publikationen/presseinformationen/2020/2020_03_17-quantenoptische-terahertz-messung.html) és a szaklapban, a „Science Advances”-ben: https://advances.sciencemag.org/content/6/11/eaaz8065.

Kérdésekre válaszol:
Prof. Dr. rer. nat. Georg von Freymann
Optikai technológiák és fotonika tanszék
E-mail: georg.freymann@physik.uni-kl.de
Telefon: 0631 205-5225