Исследователи достигли значительного прогресса в разработке компактных механизмов, способных генерировать терагерцовые волны с невероятной точностью. Новаторская методика основывается на управляемом электронном пучке (эффект Смита-Парселла) для получения сигналов с чрезвычайно точным спектром — частотное отклонение составляет всего 0,3 кГц, при этом спектр можно плавно изменять. Для сравнения, предыдущие устройства имели неточность в несколько тысяч раз больше, что ограничивало их применение в медицинских и коммуникационных системах.
Принцип действия устройства напоминает точную настройку радиочастот, но в области терагерц. Слабый «возбудительный» сигнал упорядочивает движение электронов в пучке, заставляя их взаимодействовать с медной микрорешеткой. Этот процесс порождает цепную реакцию, в которой сгруппированные электроны усиливают излучение, которое, в свою очередь, дополнительно сжимает пучок. В результате создаются сверхстабильные импульсы, подобно миллионам синхронно работающих метрономов.
т, пучок свободных электронов формирует сверхконцентрированные скопления, обеспечивая наблюдение рекордно узкого излучательного спектра в терагерцовом диапазоне. Источник: eLight (2025). DOI: 10.1186/s43593-025-00083-z
Одним из основных преимуществ данной технологии является сочетание высочайшей точности и портативности. Устройство, размером с небольшую коробку (22×7×6,5 см) и весом 1,68 кг, способно выдавать сигнал с погрешностью всего 0,0001%, а также плавно регулировать спектральную ширину от 0,3 до 900 кГц. Это достигается благодаря минимизации основных источников нестабильности: колебаний энергии электронов и их взаимного отталкивания. Например, при сканировании мозга для выявления опухолей такая точность обеспечивает возможность отличать здоровые клетки от поражённых без применения инвазивных методов.
Эксперименты подтвердили, что даже при изменении параметров пучка система сохраняет стабильность частотного спектра. В ходе тестов третья гармоника устройства достигла мощности 46 мВт на частоте 291,7 ГГц — достаточно для работы с современными терагерцовыми сканерами. Данная технология уже сегодня может быть внедрена в аппараты МРТ следующего поколения или в линии связи 6G, где исключительно важна чистота сигнала.
Перспективы этой разработки связаны с её универсальностью. Помимо медицинской диагностики, её можно использо
вать в системах безопасности для обнаружения скрытых объектов, в автономных транспортных средствах для улучшения всепогодного «зрения», а также в квантовых компьютерах для контроля кубитов. Исследователи утверждают, что следующим этапом является адаптация метода к другим частотным диапазонам, что может стать толчком к развитию новых ускорителей частиц и типов лазеров, открывая путь к технологиям, которые в настоящее время кажутся фантастическими — например, к персональным устройствам для мгновенного анализа состава веществ.
Источник: iXBT
