在这两个极端之间存在微波频率,后者可以用于煮熟食物或者传输手机信号;使热视觉技术变为可能的红外频率;我们的世界所看到的光和颜色的可见波长;以及让医生可以窥看我们身体内部的X射线。
太赫兹频段是“科研沃土”,郭和同事这样表示。然而,现在的探测器要么非常笨重且必须在低温下工作,要么无法实时操作。这限制了它们应用的有效性,例如武器和化学检测,或者医疗成像和诊断,郭这样解释道。
郭和同事发明了一种特殊的换能器,能够实现光-声音的转换。换能器主要是将一种能量形式转换为另一种。在这个例子里便是将太赫兹光转换为超声波然后传输它们。
这种换能器是由一种名为聚二甲硅氧烷(PDMS)的海绵状塑料制品,以及碳纳米管混合物制成的,以下是它的工作原理:当太赫兹光遇到换能器,纳米管会将它吸收,转化为热量,然后将这种热量传递给PDMS。加热的PDMS会膨胀,创造一种输出的压力波,这便是超声波。它大概是人耳能够听到的上限的1000倍。
“检测超声波的方式有很多,”郭说道。“我们将一个非常困难的问题转化为一个已经被解决的问题。”尽管超声波探测器已经存在——包括那些用于医疗成像的——研究人员自己制造了一种非常敏感的显微镜可见塑料环,名为微环谐振器。这种结构测量的大小只有几毫米。
研究人员将他们研发的系统与电脑相连,并演示了这一系统可以用于扫描和产生铝交图像。这种最新探测器的反应速度只有几百万分之一秒,郭表示它能够支持很多领域的实时太赫兹成像。
这个系统与其它基于热的太赫兹检测系统有所不同,因为它是针对单个太赫兹光脉冲的能量,而非持续的T射线流做出反应。因此,它对温度范围以外的变化并不敏感。这项研究是由国家科学基金会(NSF)和美国空军科研办公室(USAirForceOfficeofScientificResearch)资助进行的。