Generation av gigantiska halvcykelpulser av terahertzljus

Vitaliy Goryashko vid FREIA har tilldelats 3 miljoner i etableringsbidrag vid Vetenskapsrådets stora utlysning inom naturvetenskap och teknikvetenskap för perioden 2016-2020 för projektet ”Generation av gigantiska halvcykelpulser av terahertzljus”.

Projektbeskrivning

Våglängden för ljus som har en frekvens på storleksordningen terahertz (THz) ligger i spannet mellan de mikrovågor som används vid exempelvis mobiltelefoni och infrarött ljus vilket vi vanligen förknippar med värmestrålning. Ljusvågor på denna frekvens utstrålas, som exempel, av det här pappret på samma sätt som optiskt ljus utstrålas från solen (solen är dock tusen gånger varmare vilket gör att dess strålning hamnar i det, av oss, synbara spektrumet). Dock så är de THz vågor som genereras av pappret så svaga att de inte har någon reell praktisk tillämpning. Tidigare så har utmaningen att skapa konstgjorda generatorer för THz vågor varit för svår vilket fick som följd att kraftiga THz källor helt enkelt inte existerade. Först för tio år sedan började kraftiga generatorer med en arbetspunkt i THz området dyka upp. Dessa generatorer har visat sig vara ovärderliga för att bättre förstå världen omkring oss. Till exempel så har starka THz vågor tillåtit forskare att slå på och av magnetiska egenskaper hos material väldigt snabbt samt att inducera supraledande egenskaper i material. Genom att utsätta material för starka pulser i THz regionen kan forskare tvinga material att bete sig så om de vore supraledande, dvs. material som inte uppvisar någon resistans för strömmar. Detta är ett av de verktyg som möjliggör oss att djupare förstå de supraledande materialen och hur de fungerar.

Syftet med detta projekt är därmed att utveckla ett nytt koncept för att generera THz pulser som endast är en halv våglängd breda med en fältstyrka i storleksordningen Volt/Ångström (i storleksordningen av de fält som existerar inom atomerna) och med styrbar polarisation. Målet är att utveckla en välarbetad teoretisk beskrivning av systemet samt att validera denna med hjälp av en prototypuppställning. Konceptet baseras på att använda frekvensdrivande koherent strålning från elektronknippen där positionsförhållandet mellan de utstrålade fälten kontrolleras gentemot elektronerna. Detta är analogt med modlåsning för konventionella lasersystem.