Anul trecut, echipa lui Sheng Zhigao, cercetător la Centrul de Câmp Magnetic Înalt al Institutului de Științe Fizice Hefei, Academia Chineză de Științe, a dezvoltat un modulator electro-optic terahertz activ și inteligent, bazat pe dispozitivul experimental de câmp magnetic înalt în stare staționară. Cercetarea este publicată în ACS Applied Materials & Interfaces.
Deși tehnologia terahertz are caracteristici spectrale superioare și perspective largi de aplicare, aplicarea sa inginerească este încă serios limitată de dezvoltarea materialelor terahertz și a componentelor terahertz. Printre acestea, controlul activ și inteligent al undelor terahertz prin câmp extern este o direcție importantă de cercetare în acest domeniu.
Urmărind direcția de cercetare de ultimă generație a componentelor de bază terahertz, echipa de cercetare a inventat un modulator de stres terahertz bazat pe materialul bidimensional grafen [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], un modulator fotocontrolat în bandă largă terahertz bazat pe oxidul puternic asociat [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] și o nouă sursă de terahertz controlată magnetic cu o singură frecvență, bazată pe fononi [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. Filmul de dioxid de vanadiu și oxid de electroni asociat este selectat ca strat funcțional, fiind adoptate designul structurii multistrat și metoda de control electronic. Se realizează o modulație activă multifuncțională a transmisiei, reflexiei și absorbției terahertz (Figura a). Rezultatele arată că, pe lângă transmitanță și absorbție, faza de reflectivitate și reflexie poate fi, de asemenea, reglată activ de câmpul electric, în care adâncimea de modulație a reflectivității poate ajunge la 99,9%, iar faza de reflexie poate ajunge la o modulație de ~180° (Figura b). Mai interesant este că, pentru a obține un control electric inteligent al terahertzului, cercetătorii au conceput un dispozitiv cu o nouă buclă de feedback „terahertz – electric-terahertz” (Figura c). Indiferent de schimbările condițiilor de pornire și ale mediului extern, dispozitivul inteligent poate atinge automat valoarea de modulație a terahertz setată (așteptată) în aproximativ 30 de secunde.
(a) Diagramă schematică a uneimodulator electro-opticbazat pe VO2
(b) modificări ale transmitanței, reflectivității, absorbtivității și fazei de reflexie în funcție de curentul imprimat
(c) diagramă schematică a controlului inteligent
Dezvoltarea unui terahertz activ și inteligentmodulator electro-opticbazat pe materiale electronice asociate oferă o nouă idee pentru realizarea controlului inteligent la teraherți. Această lucrare a fost susținută de Programul Național Cheie de Cercetare și Dezvoltare, Fundația Națională de Științe Naturale și Fondul de Direcționare a Laboratorului de Câmp Magnetic Înalt din provincia Anhui.
Data publicării: 08 august 2023