Förra året utvecklade Sheng Zhigaos team, en forskare vid High Magnetic Field Center vid Hefei Institute of Physical Sciences, Chinese Academy of Sciences, en aktiv och intelligent terahertz-elektrooptisk modulator som bygger på en experimentell enhet med stationära höga magnetfält. Forskningen publiceras i ACS Applied Materials & Interfaces.
Även om terahertz-tekniken har överlägsna spektrala egenskaper och breda tillämpningsmöjligheter, är dess tekniska tillämpning fortfarande allvarligt begränsad av utvecklingen av terahertz-material och terahertz-komponenter. Bland dem är aktiv och intelligent styrning av terahertzvågor med hjälp av externa fält en viktig forskningsinriktning inom detta område.
Med sikte på den banbrytande forskningsinriktningen för terahertz-kärnkomponenter har forskargruppen uppfunnit en terahertz-spänningsmodulator baserad på det tvådimensionella materialet grafen [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], en terahertz-bredbandsfotokontrollerad modulator baserad på den starkt associerade oxiden [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] och en fononbaserad ny enfrekvens magnetiskt kontrollerad terahertzkälla [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. Den associerade elektronoxiden vanadindioxidfilmen har valts som funktionellt lager, och en flerskiktsstruktur och elektronisk styrmetod har använts. Multifunktionell aktiv modulering av terahertz-transmission, reflektion och absorption uppnås (Figur a). Resultaten visar att förutom transmittans och absorptionsförmåga kan reflektionsförmågan och reflektionsfasen också aktivt regleras av det elektriska fältet, där reflektionsförmågans moduleringsdjup kan nå 99,9 % och reflektionsfasen kan nå ~180° modulering (Figur b). Ännu mer intressant är att forskarna, för att uppnå intelligent elektrisk terahertz-styrning, konstruerade en enhet med en ny "terahertz-elektrisk-terahertz"-återkopplingsslinga (Figur c). Oavsett förändringar i startförhållandena och den yttre miljön kan den smarta enheten automatiskt nå det inställda (förväntade) terahertz-moduleringsvärdet på cirka 30 sekunder.
(a) Schematiskt diagram över enelektrooptisk modulatorbaserat på VO2
(b) förändringar i transmittans, reflektivitet, absorptionsförmåga och reflektionsfas med påverkad ström
(c) schematiskt diagram över intelligent styrning
Utvecklingen av en aktiv och intelligent terahertzelektrooptisk modulatorbaserad på tillhörande elektroniskt material ger en ny idé för att förverkliga intelligent styrning med terahertz. Detta arbete stöddes av National Key Research and Development Program, National Natural Science Foundation och High Magnetic Field Laboratory Direction Fund i Anhui-provinsen.
Publiceringstid: 8 augusti 2023