В прошлом году группа Шэн Чжигао, исследователя из Центра сильных магнитных полей Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук, разработала активный и интеллектуальный терагерцовый электрооптический модулятор, основанный на экспериментальном устройстве, создающем стационарное сильное магнитное поле. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Несмотря на превосходные спектральные характеристики и широкие перспективы применения терагерцовой технологии, её инженерное применение всё ещё серьёзно ограничено развитием терагерцовых материалов и компонентов. Среди них активное и интеллектуальное управление терагерцовыми волнами внешним полем является важным направлением исследований в этой области.
Стремясь к передовому направлению исследований основных компонентов терагерцового диапазона, исследовательская группа изобрела модулятор напряжений терагерцового диапазона на основе двумерного материала графена [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], широкополосный фотоуправляемый модулятор терагерцового диапазона на основе сильно связанного оксида [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] и новый одночастотный магнитно-управляемый терагерцовый источник на основе фононов [Advanced Science 9, 2103229(2021)], в качестве функционального слоя выбрана пленка диоксида ванадия из связанного оксида электронов, приняты конструкция многослойной структуры и метод электронного управления. Достигнута многофункциональная активная модуляция передачи, отражения и поглощения терагерцового диапазона (рисунок а). Результаты показывают, что, помимо пропускания и поглощения, отражательная способность и фаза отражения также могут активно регулироваться электрическим полем, при этом глубина модуляции отражения может достигать 99,9%, а фаза отражения — модуляции ~180° (рисунок b). Что ещё интереснее, для достижения интеллектуального управления электрическими терагерцовыми волнами исследователи разработали устройство с новой петлей обратной связи «терагерц — электрический — терагерц» (рисунок c). Независимо от изменений начальных условий и внешней среды, интеллектуальное устройство может автоматически достигать заданного (ожидаемого) значения терагерцовой модуляции примерно за 30 секунд.
(а) Принципиальная схемаэлектрооптический модуляторна основе VO2
(б) изменения пропускания, отражательной способности, поглощательной способности и фазы отражения при подаче тока
(c) принципиальная схема интеллектуального управления
Разработка активного и интеллектуального терагерцовогоэлектрооптический модуляторРазработана новая идея для реализации интеллектуального управления терагерцовым диапазоном на основе связанных электронных материалов. Работа была поддержана Национальной программой ключевых исследований и разработок, Национальным фондом естественных наук и Фондом управления лабораторией сильных магнитных полей провинции Аньхой.
Время публикации: 08 августа 2023 г.