Terahertz Dalgaları Nedir?

Elektromanyetik spektrumda boş kalan ve pek kullanılmayan fakat son zamanlarda kullanılmaya çalışılan bu bölge ileride bizlere ne gibi faydalar sağlayacak? Hangi alanlarda kullanılıyor? Terahertz dalgalar güvenli mi? Sizler için terahertz dalgalarını inceledik.

A- A+

05.12.2015 tarihli yazı 15275 kez okunmuştur.

ABD’li ve Japon bilim insanları işbirliği ile eski nesil kablosuz iletişim aralıklarından 100 kez daha hızlı olan bir bölge keşfettiler. İletişim’in çok önemli olduğu bir çağda bulunduğumuzdan bugüne kadar mikrodalga bölgesi kablosuz iletişim için çok kullanılıyordu fakat teknoloji’nin ve ihtiyaç duyulan bant genişliğinin artmasıyla beraber bilim insanları artık daha çok kapasiteye sahip aralıkları aramaya başladılar. Bu arayışla beraber mikrodalga ve kızılötesi bölge arasında kalan Terahertz bölgesini keşfettiler.

►İlginizi Çekebilir: Sinyal İşleme Nedir?

Saniyede yaklaşık 1 trilyon kat salınım yapan Terahertz dalgaları, daha önce araştırmacılar tarafından yerel veri aktarımı 100GBit/s kadar olabileceğini gösterdi ve bu sayede kablosuz veri iletimi için dünya rekoru kırıldı. Böylelikle Terahertz dalgaları kablosuz iletişim için büyük bir aralık sağlamış oldu.

Terahertz Dalgaları’nın Olanakları

Herhangi bir yüksek bant genişliği, iletişim teknolojisi için multiplex (çoklu sinyaller) ve demultiplex sinyalleri (ayrı, dışarı, birden fazla, bağımsız veri akışı için daha fazla işlem sağlar) teknolojisini gerektirir. Bu teknik televizyon, internet, optik fiberler, bakır kablolarda vb. yerlerde kullanılır.

Şekil: a-) Sızdıran dalga anteni genel yapısı,b-) Yayılımların kartezyen gösterimleri

c-) Radyasyonun ışıma örüntüsü

►İlginizi Çekebilir: Sinyal Çeviriciler ve Özellikleri

Yukarıda görmüş olduğunuz cihaz, oluşturulan Terahertz anten tipi dalga boylarında çalışmak üzere tasarlanmıştır. “Sızdıran dalga anteni” olarak adlandırılan bu cihaz paralel iki metal plakadan yapılmış, şekillendirme dalga kılavuzuna sahiptir. Bu plakaüzerinde görüldüğü üzere küçük bir yarık var ve Terahertz dalgaları, dalga aşağı giderken, radyasyonu dışarı doğru sızar. Radyasyon sızıntılarının dışarı çıkış açısı frekansa bağlıdır, bu yüzden 10 farklı frekansta cihaz multiplex olabilir. Bu süreci tersine çevirerek 10 farklı açı kullanılarak (demultiplex) işlem tekrarlanabilir ve bu şekilde de dalga yayılmış olur. Bu cihaz, boş alan ve yön arasında multiplex/demultiplex iletimini, tek modlu bir dalga olduğundan, gerçek dünyada iletişim uygulamaları için son derece önemlidir. Ayrıca istenilen bant genişliği ve frekansı, açıyla ve yarığın boyutuyla oynanarak elde edilebilir.

Şekil: Terahertz dalgası’nın ve diğer spektrum değerlerinin grafiksel yorumu

Şekil: Terahertz frekansı’nın, iletim gücü (decibel-miliwatt) ile ilişkisi

Şekil: Terahertz frekansı’nın, göreceli sinyal gücü (1 miliwatt referanslı) ile ilişkisi

Terahertz Dalgaları’nın Kullanım Alanları

►Görüntüleme Teknolojileri;

Terahertz frekanslarındaki radyasyon, yüksek frekanslı elektromanyetik radyasyona göre(örneğin: X-ışınları) çok daha az enerji enerjiye sahiptir.Terahertz dalgaları enerjisi çok düşük atomlardan elektronları geçmek için, yani iyonize malzeme potansiyeline sahiptir. Bu nedenle de canlı dokuya zarar vermez.

Elektromanyetik radyasyon görüntüler elde etmek için kullanılabilir. Bunun en tipik örneği X-ışınlarıdır. Görüntünün detay seviyesi elektromanyetik dalga’nın, dalga boyuna bağlıdır. Dalga ne kadar küçük dalga boyuna sahip olursa görüntüleme o kadar iyi olur.Terahertz dalgaları’nın gücü belki X-ışınları veya görünür ışık kadar iyi olmayabilir fakat mikrodalga ve radyo dalgalarından daha iyi sonuç verdikleri ispatlanmıştır.Ayrıca hava alanlarında, insanları taramak için birçok yerde kullanılır.

►İletişim Sistemleri;

Terahertz dalgaları’nın kablo üzerinden iletilmesi zordur, fakat havada düzgün bir şekilde iletilebilir. Antenlerde kullanılır. Fiber optik sistemlerde kullanılmaya çalışılmaktadır.

►Stretoskopi;

Terahertz frekansları, moleküllerin süperiletkenliklerinin incelenmesi, iletken malzemenin plazmonik etkileri ve dönme evreleri gibi farklı alanlarda spektroskopi için yararlıdır. Bir çok malzeme’nin rezonans frekansı Terahertz frekansları içindedir.

►MEMS Teknoljisinde;

Sızdıran dalga anteni, MEMS teknolojisiyle mikro boyutlara indirgenmeye çalışılıyor. Terahertz dalgaları birçok MEMS sisteminde iletişim, askeri vb. yapılar için mikro ölçekte tasarlanıp kullanılmaya çalışılıyor.

Şekil: Terahertz dalgası’nın görüntüleme üzerine uygulaması

Terahertz Dalgaları Güvenli Mi?

Bu teknoloji’nin potansiyeli çok yüksek olsada insan sağlığı daha önemlidir. MIT tarafından 2009 yılında yapılan teorik çalışma sonucunda Terahertz dalgaları’nın insan DNA’sını etkilediğini fakat X-ışınları vb. kadar zarar vermediğini doğruladı. Çünkü Terahertz dalgaları iyonize etkiye sahip olmadıklarından insan sağlığına çok düşük etki etmektedir.