В прошлом году группа Шэна Чжигао, исследователя из Центра высоких магнитных полей Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук, разработала активный и интеллектуальный терагерцовый электрооптический модулятор, основанный на экспериментальном устройстве с стационарным высоким магнитным полем. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Хотя терагерцовая технология имеет превосходные спектральные характеристики и широкие перспективы применения, ее инженерное применение все еще серьезно ограничено развитием терагерцовых материалов и терагерцовых компонентов. Среди них активное и интеллектуальное управление терагерцовой волной внешним полем является важным направлением исследований в этой области.
Нацелившись на передовое направление исследований основных компонентов терагерцового диапазона, исследовательская группа изобрела модулятор терагерцового напряжения 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 связанного оксида электронов из диоксида ванадия, принята конструкция многослойной структуры и метод электронного управления. Достигнута многофункциональная активная модуляция передачи, отражения и поглощения терагерцового диапазона (рисунок а). Результаты показывают, что в дополнение к пропусканию и поглощательной способности, отражательная способность и фаза отражения также могут активно регулироваться электрическим полем, в котором глубина модуляции отражательной способности может достигать 99,9%, а фаза отражения может достигать модуляции ~180o (рисунок b). Что еще интереснее, для достижения интеллектуального электрического управления терагерцовым диапазоном 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 установленного (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 наложении тока
(c) принципиальная схема интеллектуального управления
Разработка активного и интеллектуального терагерцовогоэлектрооптический модуляторна основе связанных электронных материалов, обеспечивает новую идею для реализации интеллектуального управления терагерцовым диапазоном. Эта работа была поддержана Национальной программой ключевых исследований и разработок, Национальным фондом естественных наук и Лабораторным фондом управления сильным магнитным полем провинции Аньхой.
Время публикации: 08-08-2023