W zeszłym roku zespół Shenga Zhigao, naukowca z Centrum Silnych Pól Magnetycznych Instytutu Nauk Fizycznych w Hefei Chińskiej Akademii Nauk, opracował aktywny i inteligentny terahercowy modulator elektrooptyczny, oparty na eksperymentalnym urządzeniu o stałym polu magnetycznym. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie ACS Applied Materials & Interfaces.
Chociaż technologia terahercowa charakteryzuje się lepszymi właściwościami widmowymi i szerokimi perspektywami zastosowania, jej zastosowanie inżynieryjne jest nadal poważnie ograniczone przez rozwój materiałów i komponentów terahercowych. Wśród nich, aktywne i inteligentne sterowanie falą terahercową za pomocą pola zewnętrznego stanowi ważny kierunek badań w tej dziedzinie.
Dążąc do nowatorskiego kierunku badań nad komponentami rdzeni terahercowych, zespół badawczy wynalazł modulator naprężeń terahercowych oparty na dwuwymiarowym materiale grafenu [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], szerokopasmowy modulator terahercowy sterowany światłem oparty na silnie skojarzonym tlenku [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] i nowym, jednoczęstotliwościowym, sterowanym magnetycznie źródle terahercowym opartym na fononach [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. Jako warstwę funkcjonalną wybrano skojarzoną warstwę tlenku elektronów i dwutlenku wanadu, zastosowano wielowarstwową konstrukcję i elektroniczną metodę sterowania. Osiągnięto wielofunkcyjną, aktywną modulację transmisji, odbicia i absorpcji terahercowej (rysunek a). Wyniki pokazują, że oprócz transmitancji i absorpcji, współczynnik odbicia i faza odbicia mogą być również aktywnie regulowane przez pole elektryczne, w którym głębokość modulacji współczynnika odbicia może sięgać 99,9%, a faza odbicia może osiągnąć modulację ~180° (rysunek b). Co ciekawsze, aby osiągnąć inteligentne sterowanie elektryczne w zakresie teraherców, naukowcy zaprojektowali urządzenie z nowatorską pętlą sprzężenia zwrotnego „teraherc – elektryczność – teraherc” (rysunek c). Niezależnie od zmian warunków początkowych i środowiska zewnętrznego, inteligentne urządzenie może automatycznie osiągnąć zadaną (oczekiwaną) wartość modulacji terahercowej w ciągu około 30 sekund.
(a) Schematyczny diagrammodulator elektrooptycznyna podstawie VO2
(b) zmiany przepuszczalności, odbicia, absorpcji i fazy odbicia pod wpływem prądu przyłożonego
(c) schematyczny diagram inteligentnego sterowania
Rozwój aktywnego i inteligentnego terahercowegomodulator elektrooptycznyOparte na powiązanych materiałach elektronicznych, stanowi nową koncepcję realizacji inteligentnego sterowania terahercowego. Prace te były wspierane przez Narodowy Program Kluczowych Badań i Rozwoju, Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych oraz Fundusz Kierunkowy Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych prowincji Anhui.
Czas publikacji: 08-08-2023