Kierownik projektu: dr inż. Łukasz Sterczewski

Instytucja finansująca: Europejska Rada do Spraw Badań Naukowych

Konkurs: ERC-2023-STG

Nr projektu: 10117433-TeraERC-ERC-2023-STG

Budżet: 1 499 955,00 EUR

Okres realizacji: 01.12.2023-30.11.2028

Zespół projektowy:

• dr inż. Agata Kotulska
• dr inż. Grzegorz Gomółka
• mgr inż. Jakub Mnich
• Sara Łukasik

Publikacje:

• J. Mnich, J. Kunsch, M. Budden, T. Gebert, M. Schossig, J. Sotor, and L. A. Sterczewski, "Ultra-broadband room-temperature Fourier transform spectrometer with watt-level power consumption", Optics Express 32, 45801-45815 (2024) Link
• L. A. Sterczewski, J. Mnich, and J. Sotor, "Broadband THz wave generation and detection in organic crystal PNPA at MHz repetition rates," Advanced Physics Research , 2400105 (2024) Link
• H. Tian, and L. A. Sterczewski, "Impact of optical frequency comb noise on free-running dual-comb spectroscopy", Optics Express 33, 5075-5087 (2025) Link

Opis projektu:

Chociaż postrzeganie barw przez człowieka jest ograniczone do niewielkiego fragmentu widma elektromagnetycznego, postęp technologiczny umożliwia nam widzenie w innych regionach spektralnych poprzez zapewnienie odpowiednich źródeł i detektorów. Szczególnie interesująca dla wielu zastosowań jest możliwość badania obiektów w zakresie terahercowym (THz), który łączy domeny mikrofal i podczerwieni. Promieniowanie THz oferuje wyjątkowe możliwości obrazowania lub wykrywania ze względu na jego wysoką transmisję przez materiały nieprzezroczyste optycznie, takie jak papier, tekstylia, ceramika lub tworzywa sztuczne, a w przypadku wykrywania gazów umożliwia identyfikację złożonych strukturalnie cząsteczek. Niestety, dostęp do tego obszaru jest trudny ze względu na ograniczenia konwencjonalnej elektroniki i fotoniki i często wymaga pracy w warunkach kriogenicznych. Nawet najbardziej dojrzałe technologicznie systemy działające w temperaturze pokojowej, pomimo wieloletniego rozwoju, wciąż mnie zapewniają wysokiej miniaturyzacji źródła i detektora oraz pomiaru szerokopasmowego widma THz bez ruchomych części. Aby wypełnić tę niszę i sprostać krytycznemu zapotrzebowaniu na szerokopasmową, opartą na chipach spektroskopię THz bez żadnych ruchomych części, proponuje się wykorzystanie grzebieni częstotliwości laserów półprzewodnikowych w średniej podczerwieni (3-5 μm) opartych na międzypasmowych laserach kaskadowych (ICL). Postuluje się, że nieliniowa konwersja częstotliwości, wynikająca z niedawno odkrytej podatności nieliniowej drugiego rzędu ośrodka ICL, może być wykorzystana do uzyskania mocy THz na poziomie od mikrowatów do sub-miliwatów przy zasilaniu bateryjnym. Komplementarna technologia fotomiksera średniej podczerwieni przewidziana w niniejszym projekcie umożliwi dodatkowo spójną detekcję szerokopasmowego promieniowania grzebieniowego THz w temperaturze pokojowej.