Integrerad terahertzelektronik för framtida FIR instrument

Forskningsprojekt, 2018 – 2019

För att utveckla bättre och känsligare system för miljöteknik, radioastronomi, kemisk analys, radar och kommunikation, krävs nya metoder för att skapa och detektera elektromagnetiska vågor inom terahertzområdet.
Bristen på tillgängliga signalkällor i frekvensområdet 1-5 THz brukar benämnas THz-gapet. Området ligger mitt emellan två vetenskapliga discipliner, klassisk radioteknik i det låga frekvensspannet och fotonik i det övre. Den fysikaliska orsaken till THz-gapet beror på svårigheten med att sända ut fotoner med låg energi och den begränsade rörligheten hos de partiklar som bär på en elektrisk laddning, så kallade laddningsbärare. Ytterligare en orsak är att komponenterna krymps för att behålla goda elektriska egenskaper, vilket leder till hög effekttäthet med destruktiv värmeutveckling som följd. Avsaknaden av effektiva och kompakta THz-källor har hitintills begränsat utvecklingen av tillämpningar och möjligheten att studera fenomen inom natur- och livsvetenskaperna i terahertz-området.
Traditionellt har terahertzforskningen bedrivits inom sina skrån från båda sidor av THz-gapet. I det här projektet enas vi kring ett gemensamt mål och avser arbeta tvärvetenskapligt med experter inom elektronik, fotonik, material och fysik för att tillsammans utforska olika alternativför THz spekoskopi i våglängdsområdet 60-300 mikrometer och därmed överbrygga THz-gapet.

Med terahertzteknik kan vi 1) öka vår förståelse för och kartlägga universum; 2) observera förändringar i atmosfären som påverkar vårt klimat, till exempel växthuseffekten. Kan vi lösa frågan kring THz-gapet så kan terahertzområdet vara nyckeln till många av de stora frågorna kring vår existens och överlevnad. I det här projektet avser vi utveckla teknik för att möjliggöra en ny generation vetenskapliga instrument för radioastronomi (Origins) med betydligt högre upplösning än föregångare som tex Hershel Space Obsevartory.