‘ T-Ray ‘激光最终以实用的、可调的形式出现。杜克大学物理学家亨利·埃弗里特研究了20多年。美国陆军期货司令部，乍得·斯盖尔斯提供对于杜克大学校友、兼任物理学教授亨利·埃弗里特(Henry Everitt)来说，这是一个“科学怪人时刻”。
经过多年的研究，他设计出了这种新型激光器的基本原理，去年万圣节，他终于准备好接受测试了。他转动了几个旋钮，扳动了几个开关，转眼间，第一束亮光射了出来。
“就好像，‘它是活的!”埃维里特说。
这可不是用来演示Powerpoint幻灯片或招待猫咪的激光。埃弗里特和同事们已经发明了一种新型激光器，这种激光器可以发出“太赫兹间隙”的光束。
太赫兹辐射，或称“t射线”，可以穿透衣服和包装，但不存在有害辐射对健康的危害，因此可以用于安全扫描仪来发现隐藏的武器，而不会让人们受到x射线的危害。
当t射线击中某些物质时，通过它们吸收的特征频率来识别它们也是可能的，这使得太赫兹波成为检测空气中毒素或恒星间气体的理想方法。而且因为这些频率比无线电波和微波的频率高，它们可以携带更多的带宽，所以太赫兹信号传输数据的速度比今天的’s蜂窝网络或Wi-Fi网络快很多倍。
埃弗里特说:“想象一个无线热点，你可以在几分之一秒内将电影下载到手机上。”
然而，尽管有潜在的好处，t射线并没有被广泛使用，因为没有一种便携、便宜或简单的方法来制造它们。
现在，埃弗里特和他在哈佛大学和麻省理工学院的同事们发明了一种小型的、可调的t射线激光器，这种激光器可以帮助科学家们开发太赫兹带的潜能。
虽然大多数太赫兹分子激光器占用的面积只有乒乓球台那么大，但这种新设备可以装进一个鞋盒。以前的光源只发出一个或几个特定频率的光，而他们的激光可以调谐到整个太赫兹光谱，从0.1到10太赫兹。
研究人员说，激光的可调谐性给了它另一个实用优势:调节t射线束行进距离的能力。太赫兹信号不会走得太远，因为空气中的水蒸气会吸收它们。但是由于某些太赫兹频率比其他频率更容易被大气吸收，这种新型激光器的调谐能力使得通过改变频率来控制波的传播距离成为可能。这可能是理想的应用程序，如防止汽车雷达传感器互相干扰，或限制无线信号的短距离，使潜在的窃听者无法拦截和监听。
埃弗里特和一个由哈佛大学的费德里科·卡帕索和麻省理工学院的史蒂文·约翰逊共同领导的团队在本周的《科学》杂志上描述了他们的方法。该装置的工作原理是，当旋转的气体分子被另一束激光发射的红外光击中时，利用它们能量水平的离散转移。
他们的t射线激光由一个充满气体的铅笔大小的铜管和一端1毫米的针孔组成。红外激光的轰击会激发内部的气体分子，当处于高能态的分子数量超过处于低能态的分子时，它们就会发射出t射线。
该团队称他们的发明为“笑气激光”，因为它使用了一氧化二氮，尽管几乎任何气体都可以工作，他们说。
杜克大学教授亨利·埃弗里特和麻省理工学院研究生王帆及其同事发明了一种新型激光器，这种激光器可以发出“太赫兹间隙”的光束。埃弗里特35年前开始从事太赫兹激光的设计工作，当时他还是杜克大学的本科生。上世纪80年代中期，物理学教授弗兰克·德·露西亚(Frank De Lucia)给了他一份暑期工作。
德·卢西亚对改进一种叫做“OPFIR激光器”的特殊激光器很感兴趣，这种激光器是当时最强大的t射线源。它们体积太大，不适合广泛使用，它们依靠一种同样笨拙的红外激光——二氧化碳激光来激发内部的气体。
埃弗里特的任务是用更小的气体激光设计来产生t射线。一份暑期兼职很快就变成了一份本科生荣誉论文，并最终获得了杜克大学的博士学位。在这期间，他和德·露西亚成功地将他们的OPFIR激光器的足迹从斧柄大小缩小到了牙签大小。
但是与他们合作的二氧化碳激光器仍然非常笨重和危险，每次研究人员想要产生不同的频率，他们需要使用不同的气体。当更紧凑和可调的t射线源出现时，OPFIR激光器基本上被放弃了。
埃弗里特将这个想法搁置了10年，直到出现了一种更好的二氧化碳激光器的替代品，一种由哈佛大学的卡帕索发明的小型红外激光器，它可以调到红外光谱上的任何频率。
通过用卡帕索的激光代替二氧化碳激光，埃弗里特意识到他们不再需要改变激光气体来改变频率。他认为OPFIR激光方法可以卷土重来。因此，他和约翰逊在麻省理工学院的团队一起研究出了这个理论，然后和卡帕索的团队一起尝试。
该团队已经着手为他们的设计申请专利，但要进入商店货架或消费者手中，还有很长的路要走。尽管如此，
2的研究人员还是忍不住开了个激光玩笑，
2说这项技术的前景“非常光明”。
这项研究得到了美国陆军研究办公室(w911nf -19- 0168, W911NF-13-D-0001)和国家科学基金会(ECCS-1614631)及其材料研究科学与工程中心项目(DMR-1419807)的支持。
引用:“广泛可调压缩太赫兹气体激光器，”保罗·舍瓦利耶，阿尔曼·阿米赞，范·王，马可·皮卡多，史蒂文·g·约翰逊，费德里科·卡帕索，亨利·埃弗里特。《科学》杂志，2019年11月15日。DOI: 10.1126 / science.aay8683。
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