Sidste år udviklede Sheng Zhigaos team, en forsker ved High Magnetic Field Center på Hefei Institute of Physical Sciences, det kinesiske videnskabsakademi, en aktiv og intelligent terahertz elektrooptisk modulator, der er baseret på en stationær eksperimentel enhed med højt magnetfelt. Forskningen er offentliggjort i ACS Applied Materials & Interfaces.
Selvom terahertz-teknologi har overlegne spektrale egenskaber og brede anvendelsesmuligheder, er dens tekniske anvendelse stadig stærkt begrænset af udviklingen af terahertz-materialer og terahertz-komponenter. Blandt dem er aktiv og intelligent styring af terahertz-bølger via eksterne felter en vigtig forskningsretning på dette område.
Med sigte mod den banebrydende forskningsretning inden for terahertz-kernekomponenter har forskerholdet opfundet en terahertz-stressmodulator baseret på det todimensionelle materiale grafen [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], en terahertz bredbåndsfotokontrolleret modulator baseret på det stærkt associerede oxid [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] og en fononbaseret ny enkeltfrekvens magnetisk styret terahertz-kilde [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. Den associerede elektronoxid-vanadiumdioxidfilm er valgt som funktionelt lag, og der er anvendt et flerlagsstrukturdesign og en elektronisk styringsmetode. Der opnås multifunktionel aktiv modulering af terahertz-transmission, refleksion og absorption (Figur a). Resultaterne viser, at udover transmittans og absorptionsevne kan reflektionsevnen og reflektionsfasen også aktivt reguleres af det elektriske felt, hvor reflektionsevnemodulationsdybden kan nå 99,9%, og reflektionsfasen kan nå ~180° modulation (figur b). Mere interessant er det, at forskerne for at opnå intelligent elektrisk terahertz-styring designede en enhed med en ny "terahertz-elektrisk-terahertz" feedback-loop (figur c). Uanset ændringer i startbetingelserne og det eksterne miljø kan den smarte enhed automatisk nå den indstillede (forventede) terahertz-modulationsværdi på cirka 30 sekunder.
(a) Skematisk diagram af enelektrooptisk modulatorbaseret på VO2
(b) ændringer i transmittans, reflektionsevne, absorptionsevne og reflektionsfase med påtrykt strøm
(c) skematisk diagram over intelligent styring
Udviklingen af en aktiv og intelligent terahertzelektrooptisk modulatorbaseret på tilhørende elektroniske materialer giver en ny idé til realisering af intelligent terahertz-styring. Dette arbejde blev støttet af National Key Research and Development Program, National Natural Science Foundation og High Magnetic Field Laboratory Direction Fund i Anhui-provinsen.
Opslagstidspunkt: 8. august 2023