Это открытие может изменить подход к медицинской визуализации, системам связи и датчикам.

Результаты опубликованы в издании eLight.

Раньше для генерации суперизлучательного Смита-Парселла (S-SPR) требовались громоздкие ускорители частиц, а нестабильность энергии электронов и их взаимное отталкивание ухудшали качество сигнала. Китайские исследователи нашли способ обойти эти ограничения. Они разработали устройство размером с книгу (22 × 7 × 6,5 см), которое генерирует излучение с линией спектра всего 0,3 кГц — в тысячи раз уже, чем у аналогов.

Как работает прибор

• Слабый терагерцовый сигнал ( «насос») упорядочивает электроны, заставляя их двигаться согласованно.
• Эти сгруппированные электроны проходят через решетку, усиливая излучение.
• Фабри-Перо резонатор дополнительно стабилизирует частоту, подавляя шумы.

Ключевой прорыв — эффект PIS-SPR (стимулированное излучение под действием «насоса»). Он позволяет:

• Тонко настраивать линию спектра от 900 кГц до 0,3 кГц.
• Генерировать гармоники для более высоких частот.

Раньше узкую линию получали только в больших установках. Наша система работает даже без мощного «насоса» — просто переключая режимы, — объясняют авторы.

Этот метод открывает путь к портативным терагерцовым сканерам для медицины (например, для ранней диагностики рака кожи без биопсии) и системам связи 6G с минимальными помехами. Узкая линия спектра критична для:

• Сенсоров — обнаружение молекул в воздухе с точностью до одной частицы на миллиард.
• Квантовых технологий — стабильные частоты нужны для управления кубитами.
• Наноразмерной электроники — можно изучать материалы, не разрушая их.

Главное — дешевизна и масштабируемость. Если заменить дорогие ускорители на такие компактные устройства, технологии станут доступнее.

Ранее ученые разработали цифровой томограф для неразрушающего контроля.