Японские исследователи впервые создали коллиматор — устройство для получения параллельных пучков излучения — для волн терагерцового диапазона. Изготовить его удалось с использованием метаматериала. Статья ученых опубликована в журнале Optics Express.

Т-лучи могут проникать сквозь непрозрачные объекты так же, как рентгеновские лучи, но не обладают ионизирующим действием, поэтому более безопасны. Они также могут проходить через одежду, дерево, пластмассу и керамику, поэтому представляют интерес для служб безопасности аэропортов, метро и других мест массового скопления людей. По этой же причине применение терагерцового излучения также перспективно для анализа исторических артефактов.

В последнее десятилетие исследователи научились стабильно генерировать волны терагерцового диапазона. Но производительность и размеры обычных оптических компонентов, способных манипулировать этим видом излучения сегодня, не позволяют применять их на практике. Одной из причин является отсутствие в природе материалов, способных управлять волнами терагерцового диапазона.

Но теперь исследователи из Токийского университета сельского хозяйства и технологии разработали коллиматор, который может изменять ход Т-лучей, используя созданный ими метаматериал. Обычно коллиматор состоит из изогнутой линзы или зеркала, которое может изменять ход лучей и представляет собой громоздкую структуру.

Но созданный японскими физиками коллиматор представляет собой ультратонкую (2,22 микрометра) поверхность с особыми свойствами. Эти свойства обуславливаются не составом метаповерхности, а геометрией и расположением в коллиматоре частиц материала. Они составляют вместе определенный узор, который позволяет устройству искривлять электромагнитные волны нужным образом.

Пока что исследователи не нашли ни одного природного материала, который способен на подобное. Такая метаповерхность имеет чрезвычайно высокий показатель преломления и низкий коэффициент отражения. Коллиматор состоит из 339 пар мета-атомов, расположенных так, что показатель преломления концентрически увеличивается от внешней части устройства к центру.

Авторы надеются, что их разработка ускорит создание сетей нового поколения 6G и 7G.