ENGINEERINGNET -- Met een TeraHertz-laser is meer ruimtelijke informatie te krijgen over een medicijn dan uit een chemische analyse; zo is namelijk een gedetailleerde 'vingerafdruk' ervan te maken.
Tot nu toe was de beperking dat dit type lasers gebonden zijn aan bepaalde golflengten. Dit komt bijvoorbeeld doordat de bron van het laserlicht een halfgeleider is, waarin elektronen alleen vaste energietoestanden innemen; daarmee is er ook slechts een beperkt aantal ‘kleuren’ mogelijk.
Dr. Thomas Denis, van het Nederlandse MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT, combineerde het beste van twee werelden: een vrije elektronenbron en fotonische kristallen. Resultaat: grotere flexibiliteit en een compacte laser.
*In een vrije-elektronenlaser zijn de elektronen niet gebonden aan vaste toestanden, zoals ook de elektronen in een klassieke beeldbuis. Waarom, dacht Denis, dan niet een vrije elektronenbron combineren met een zogenaamd fotonisch kristal? Dit is een constructie met talloze ‘paaltjes’ die met z’n allen het invallende licht afremmen en zorgen voor een coherente bundel.
*Fotonische kristallen zijn op microniveau te maken, voor bijvoorbeeld een lab-on-a-chip, maar ook aanzienlijk groter. De afmetingen en vormgeving van het kristal bepalen dan het grove golflengtegebied, en met de snelheid van de elektronen die je ernaartoe schiet, kun je vervolgens de exacte golflengte bepalen en afstemmen. De combinatie heet ‘photonic free-electron laser’, pFEL.
Bestaande TeraHertz-lasers hebben ook het nadeel dat ze erg groot zijn: kamervullend. Maar dankzij de toepassing van fotonische kristallen is de door Denis ontworpen pFEL niet veel groter dan een huishoudmagnetron, en is op dat formaat toch een hoog vermogen mogelijk.
Ook vond hij een bijzondere manier om binnenin een fotonisch kristal te ‘kijken’, iets wat normaal gesproken niet mogelijk is. Door het golflengtepatroon in het kristal een beetje te verstoren met een metalen balletje, is te meten hoe het eigenlijke patroon eruit ziet.
(KV) (foto wright state university)
