Семейство спектрометров высокого разрешения терагерцового диапазона

Разработан ряд приборов терагерцового диапазона: семейство спектрометров высокого разрешения с фазовой манипуляцией воздействующего излучения и на эффекте быстрого свипирования частоты на основе ламп обратной волны, устройств полупроводниковой электроники и квантово-каскадных лазеров; синтезаторы частот на диапазоны 667−857 ГГц, 789−968 ГГц, 882−1100 ГГц с кварцевой стабильностью частоты, использующие в качестве умножителей и гармонических смесителей полупроводниковые сверхрешетки; высокостабильные, спектрально чистые источники излучения на основе квантово-каскадных лазеров, перекрывающие область частот от 1 до 4.7 ТГц. Ключевыми элементами источников излучения являются созданные смесители и умножители на короткопериодных сверхрешетках GaAs/AlAs и комбинированные системы частотно-фазовой автоподстройки частоты. Обнаружительная способность спектрометров по ряду основных молекул не хуже 1 ppb, спектральное разрешение ограничивается эффектом Доплера. Области применения разработанных приборов: прецизионная спектроскопия, радиоастрономия, метрология, экология, неинвазивная диагностика в медицине. На основе подходов и средств спектроскопии высокого разрешения терагерцевого частотного диапазона разработан метод двухканальной спектроскопии и создан лабораторный макет прибора с использованием двух независимых источников и единого приемника ТГц излучения. Метод позволяет решать различные фундаментальные и прикладные задачи физики, химии, астрономии, медицины и биологии: лабораторное моделирование процессов атмосферной и космической химии, исследование быстропротекающих процессов, детектирование промежуточных и короткоживущих продуктов химических реакций.

Публикации и патенты:

• V.L.Vaks, V.V.Khodos, E.V.Spivak. A nonstationary microwave spectrometer. Review of Scientific Instruments 70, № 8, 3447−3453 (1999)
• V.L.Vaks, A.B.Brailovsky, V.V.Khodos. Millimeter Range Spectrometer with Phase Switching — Novel Method for Reaching of the Top Sensitivity. Infrared & Millimeter Waves, 20, № 5, 883−896 (1999). V.V.Khodos, D.A.Ryndyk, V.L.Vaks. Fast passage microwave molecular spectroscopy with frequency sweeping. Eur. Phys. J.Appl.Phys. 25, 203−208 (2004)
• В. Л. Вакс, А. Н. Панин, С. А. Басов, А. В. Иллюк, С. И. Приползин, Д. Г. Павельев, Ю. И. Кошуринов. Нестационарная спектроскопия диапазона частот 1−2,5 ТГц на твердотельных устройствах. Известия Вузов. Радиофизика 52, № 7, 569−575 (2009)
• В. Л. Вакс, В. Ю. Балакирев, А. Н. Панин, С. И. Приползин, В. П. Кошелец, О. С. Киселев. Разработка физических принципов построения и реализации спектрометра диапазона 500−700GHz со сверхпроводниковым интегральным приемником. ФТТ 52, вып. 11, 2100−2103 (2010)
• V.Vaks. High-Precise Spectrometry of the Terahertz Frequency Range: The Methods, Approaches and Applications. Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 33, No 1, 43−53 (2012)
• D. J. Hayton, A. Khudchenko, D. G. Pavelyev, J. N. Hovenier, A. Baryshev, J. R. Gao, T. Y. Kao, Q. Hu, J. L. Reno, V. Vaks. Phase locking of a 3.4 THz third-order distributed feedback quantum cascade laser using a room-temperature superlattice harmonic mixer. Appl. Phys. Lett., 103, 051115 (2013)
• A.V. Khudchenko, D. J. Hayton, D. G. Pavelyev, A.M. Baryshev, J. R. Gao, T-Y. Kao, Q. Hu, J.L. Reno, V. L. Vaks. Phase Locking A 4.7 THz Quantum Cascade Laser using a Super-Lattice Diode as Harmonic Mixer. Proc. 39th Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves IRMMW-THz 2014, September 14−19, 2014, The University of Arizona, Tucson, AZ, p 2811642
• Yablokov A.A.; Anfertev V.A.; Revin L.S.; Balakirev V.Y.; Chernyaeva M.B.; Domracheva E.G.; Illyuk A.V.; Pripolzin S.I.; Vaks V.L. Two-Frequency THz Spectroscopy for Analytical and Dynamical Research // IEEE Trans. Terahertz Science and Technology 5, Iss. 5, 845 — 851 (2015)
• В. Л. Вакс, Е. Г. Домрачева, Ю. П. Корнеева, Л. С. Ревин, И. В. Третьяков, В. А. Анфертьев, М. Б. Черняева. Терагерцевый спектрометр высокого разрешения на основе квантовых каскадных лазеров. Изв. ВУЗов. Радиофизика 59, № 10, 916−929 (2016)
• E Sobakinskaya, V L Vaks, N Kinev et al. High-resolution terahertz spectroscopy with a noise radiation source based on high-T c superconductors. Journal of Physics D: Applied Physics 50, 035305 (2017)
• Вакс В. Л., Домрачева Е. Г., Кинев Н. В., Кошелец В. П., Приползин С. И., Яблоков А. А. Способ спектроскопического анализа газовых смесей и спектрометр для его осуществления. Патент на изобретение № 2650354, зарегистрирован в Гос. реестре изобретений РФ 11.04.2018 г.