Успешно разработан активный интеллектуальный терагерцовый электрооптический модулятор.

В прошлом году группа исследователей под руководством Шэн Чжигао из Центра высоких магнитных полей Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработала активный и интеллектуальный терагерцовый электрооптический модулятор, использующий экспериментальное устройство для создания стационарного высокого магнитного поля. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Несмотря на превосходные спектральные характеристики и широкие перспективы применения терагерцовой технологии, ее инженерное использование по-прежнему серьезно ограничено развитием терагерцовых материалов и терагерцовых компонентов. Среди них важным направлением исследований в этой области является активное и интеллектуальное управление терагерцовыми волнами с помощью внешнего поля.

Стремясь к передовым направлениям исследований в области основных терагерцовых компонентов, исследовательская группа разработала терагерцовый модулятор напряжения на основе двумерного материала графена [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], терагерцовый широкополосный фотоуправляемый модулятор на основе сильно ассоциированного оксида [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] и новый одночастотный магнитоуправляемый терагерцовый источник на основе фононов [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. В качестве функционального слоя выбрана пленка ассоциированного электронного оксида диоксида ванадия, применена многослойная структура и метод электронного управления. Достигнута многофункциональная активная модуляция пропускания, отражения и поглощения терагерцового излучения (рисунок а). Результаты показывают, что помимо пропускания и поглощения, отражательная способность и фаза отражения также могут активно регулироваться электрическим полем, при этом глубина модуляции отражательной способности может достигать 99,9%, а фаза отражения — ~180° модуляции (рис. b). Что еще более интересно, для достижения интеллектуального управления терагерцовым электрическим излучением исследователи разработали устройство с новой петлей обратной связи «терагерцовое – электрическое – терагерцовое» (рис. c). Независимо от изменений начальных условий и внешней среды, интеллектуальное устройство может автоматически достигать заданного (ожидаемого) значения модуляции терагерцового излучения примерно за 30 секунд.

(а) Схематическое изображениеэлектрооптический модуляторна основе VO2

(b) изменения коэффициентов пропускания, отражения, поглощения и фазы отражения при воздействии тока.

(c) принципиальная схема интеллектуального управления

Разработка активного и интеллектуального терагерцового диапазонаэлектрооптический модуляторИспользование сопутствующих электронных материалов открывает новые возможности для реализации интеллектуального управления в терагерцовом диапазоне. Данная работа выполнена при поддержке Национальной ключевой программы исследований и разработок, Национального фонда естественных наук и Фонда развития лаборатории высоких магнитных полей провинции Аньхой.