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T&M NUMERICAL SIMULATION Invece di coniare l’espressione “visione a raggi X”, gli autori dei fumetti avrebbero dovuto usare “visione ai terahertz”. La precisa combinazione di proprietà elettromagnetiche e materiali nello spettro dei terahertz (THz) consente di svi- luppare applicazioni efficienti come l’ispezione simultanea di imballaggi senza contatto con caratterizzazione spet- troscopica per determinare, ad esempio, se una confezione contiene farina da forno o una sostanza illegale. Ciò può es- sere fatto senza aprire la confezione e producendo imma- gini del suo contenuto con una precisione submillimetrica. Questo emolti altri utilizzi sono possibili grazie all’uso del- la radiazione THz. Tuttavia, l’implementazione di queste applicazioni non è ancora diffusa perché molti dei compo- nenti tecnologici necessari sul piano pratico per costruirli sono ancora in fase di sviluppo. Fortunatamente, l’uso della simulazione numerica sta accelerando la progettazione di componenti per sistemi ai THz. Lo spettro dei THz e il “THz gap” Lo spettro dei THz è un intervallo di frequenze in gran par- te non sfruttato, situato tra le microonde e gli alti infraros- Superare il terahertz gap con un software di simulazione Andrew Strikwerda COMSOL La simulazione numerica consente di studiare a fondo le nuove tecnologie per laser, rivelatori e assorbitori nel “gap” tra infrarossi e microonde si. Non c’è un consenso definitivo sui limiti precisi di questa regione. A seconda delle opinioni, copre da 0,3 a 3 THz, da 0,1 a 10 THz o addirittura si estende fino a frequenze di 30 THz. A causa della varietà di unità di misura utilizzate nel- le varie discipline, vale la pena notare che la radiazione a 1 THz equivale a una lunghezza d’onda di 300 μm, un’energia dei fotoni di 4,1 MeV, un numero d’onda di 33,3 cm -1 o una temperatura di 48 K (Fig. 1). A prescindere dall’unità di misura prescelta, le possibilità scientifiche e tecnologiche di questo spettro sono entu- siasmanti e in gran parte non sfruttate. I componenti off- the-shelf che dovrebbero essere facilmente accessibili per l’adozione su larga scala, come le sorgenti di radiazioni nei THz, i rivelatori, i modulatori e altri elementi ottici ai THz, sono ancora in fase di sviluppo. Gli elementi fondamentali mancanti ricadono nel “THz gap”. I progressi per colmare questa lacuna con elementi tecno- logici sono stati lenti ma costanti, aiutati più recentemente dalla simulazione numerica di sistemi e componenti THz. La simulazione elettromagnetica, che risolve numerica- mente le equazioni di Maxwell per specifiche geometrie e proprietà dei materiali, consente di ottenere un’analisi di progetto ad alta fedeltà, accelera l’ottimizzazione del pro- getto e può ridurre drasticamente il numero di iterazioni di fabbricazione e collaudo necessarie per lo sviluppo del pro- dotto. Fig. 1 - L’intervallo di frequenze dei terahertz (THz) è compreso tra le microonde e l’infrarosso. Il comportamento in questi intervalli limitati è ampiamente dominato rispettivamente dagli elettroni e dai fotoni. Nella regione di transizione, la scarsità di sorgenti di radiazioni nei THz, rivelatori, modulatori e altri componenti ottici ai THz ha lasciato un “terahertz gap” che gli sviluppatori di prodotti stanno ora cercando di colmare (Immagine per gentile concessione di COMSOL) ELETTRONICA OGGI 512 - SETTEMBRE 2023 60