Terahertz and Mid Infrared Radiation: Generation, Detection and Applications

تشعشعات تراهرتز (THz) و مادون قرمز میانی (MIR) (TERA-MIR) می توانند تقریباً از طریق هر ماده ای بدون ایجاد آسیب بیولوژیکی منتقل شوند. روش‌های جدید و سریع تشخیص را می‌توان با عملکرد دستگاه‌ها در این محدوده‌های طیفی ایجاد کرد که امکان اسکن برای یافتن سلاح‌ها، شناسایی مواد منفجره پنهان (از جمله مین‌های پلاستیکی)، کنترل کیفیت غذا و مجموعه‌ای از کاربردهای هیجان‌انگیز دیگر را فراهم می‌کند. این کتاب بر جنبه‌های ریاضی و فیزیکی این حوزه، بر یکپارچه‌سازی این دو حوزه طیفی (THz و MIR) با توجه به منابع رایج، آشکارسازها، مواد و کاربردها و موضوعات کلیدی میان رشته‌ای تمرکز دارد. منبع اصلی THz و MIR لیزر آبشاری کوانتومی (QCL) است. بنابراین توجه قابل توجهی به چالش تبدیل این فناوری پیشرفته به دستگاه های تجاری مقرون به صرفه به منظور بهره برداری از پتانسیل عظیم آن معطوف شده است. با این حال، جایگزین های دیگری برای QCL های THz نیز ارائه شده است، به عنوان مثال. تصویربرداری زیر تراهرتز از بهمن زدن ترانزیستورهای دوقطبی GaAs، اتصالات جوزفسون به عنوان منابع تراهرتز، مواد نیمه هادی برای منابع پالسی تراهرتز، الکترونیک ابررسانای تراهرتز با گرداب های جوزفسون. به طور خلاصه، این کتاب تصویری جهانی از وضعیت هنر در نسل، تشخیص و کاربردهای TERA-MIR ارائه می‌کند.

Terahertz (THz) and Mid-Infrared (MIR) radiation (TERA-MIR) can be transmitted through nearly any material without causing biological harm. Novel and rapid methods of detection can be created with devices operation in these spectral ranges allowing scanning for weapons, detecting hidden explosives (including plastic landmines), controlling the quality of food and a host of other exciting applications. This book focuses on mathematical and physical aspects of the field, on unifying these two spectral domains (THz and MIR) with regard to common sources, detectors, materials and applications, and on key interdisciplinary topics. The main THz and MIR source is the quantum cascade laser (QCL). Thus significant attention is paid to the challenge of turning this advanced technology into affordable commercial devices so as to exploit its enormous potential. However other alternatives to THz QCLs are also presented, e.g. sub-terahertz imaging from avalanching GaAs bipolar transistors, Josephson junctions as THz sources, semiconductor materials for pulsed THz sources, superconducting THz electronics with Josephson vortices. In summary this book delivers a global picture of the state of the art in TERA-MIR generation, detection and applications.