W zeszłym roku zespół Sheng Zhigao, badacza z Centrum Wysokiego Pola Magnetycznego Instytutu Nauk Fizycznych Hefei, Chińskiej Akademii Nauk, opracował aktywny i inteligentny terahercowy modulator elektrooptyczny, bazujący na eksperymentalnym urządzeniu o stałym stanie pola magnetycznego. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie ACS Applied Materials & Interfaces.
Chociaż technologia terahercowa ma lepsze charakterystyki widmowe i szerokie perspektywy zastosowania, jej zastosowanie inżynieryjne jest nadal poważnie ograniczone przez rozwój materiałów terahercowych i komponentów terahercowych. Wśród nich aktywna i inteligentna kontrola fali terahercowej przez pole zewnętrzne jest ważnym kierunkiem badań w tej dziedzinie.
Mając na celu najnowocześniejszy kierunek badań nad terahercowymi komponentami rdzenia, zespół badawczy wynalazł terahercowy modulator naprężeń oparty na dwuwymiarowym materiale grafenu [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], terahercowy szerokopasmowy fotosterowany modulator oparty na silnie skojarzonym tlenku [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] i fononowym nowym jednoczęstotliwościowym magnetycznie sterowanym źródle terahercowym [Advanced Science 9, 2103229(2021)], skojarzona warstwa tlenku elektronowego dwutlenku wanadu jest wybrana jako warstwa funkcjonalna, przyjęto wielowarstwową konstrukcję struktury i elektroniczną metodę sterowania. Osiągnięto wielofunkcyjną aktywną modulację transmisji, odbicia i absorpcji terahercowej (rysunek a). Wyniki pokazują, że oprócz przepuszczalności i absorpcji, odbicie i faza odbicia mogą być również aktywnie regulowane przez pole elektryczne, w którym głębokość modulacji odbicia może osiągnąć 99,9%, a faza odbicia może osiągnąć modulację ~180o (rysunek b). Co ciekawsze, aby osiągnąć inteligentną kontrolę elektryczną terahercową, naukowcy zaprojektowali urządzenie z nowatorską pętlą sprzężenia zwrotnego „teraherc – elektryczność-teraherc” (rysunek c). Niezależnie od zmian w warunkach początkowych i środowisku zewnętrznym, inteligentne urządzenie może automatycznie osiągnąć ustawioną (oczekiwaną) wartość modulacji terahercowej w ciągu około 30 sekund.
(a) Schematyczny diagrammodulator elektrooptycznyna podstawie VO2
(b) zmiany współczynnika przepuszczalności, współczynnika odbicia, współczynnika absorpcji i fazy odbicia pod wpływem prądu przyłożonego
(c) schematyczny diagram inteligentnego sterowania
Rozwój aktywnego i inteligentnego terahercowegomodulator elektrooptycznyna podstawie powiązanych materiałów elektronicznych dostarcza nowego pomysłu na realizację inteligentnej kontroli terahercowej. Praca ta została wsparta przez National Key Research and Development Program, National Natural Science Foundation i High Magnetic Field Laboratory Direction Fund prowincji Anhui.
Czas publikacji: 08-08-2023