Minulý rok vyvinul tím Sheng Zhigao, výskumníka z Centra pre vysoké magnetické pole Inštitútu fyzikálnych vied v Hefei Čínskej akadémie vied, aktívny a inteligentný terahertzový elektrooptický modulátor, ktorý sa opiera o experimentálne zariadenie s ustáleným vysokým magnetickým poľom. Výskum je publikovaný v časopise ACS Applied Materials & Interfaces.
Hoci má terahertzová technológia vynikajúce spektrálne charakteristiky a široké aplikačné možnosti, jej technické využitie je stále vážne obmedzené vývojom terahertzových materiálov a terahertzových komponentov. Medzi nimi je dôležitým smerom výskumu v tejto oblasti aktívne a inteligentné riadenie terahertzových vĺn vonkajším poľom.
S cieľom dosiahnuť najmodernejší smer výskumu terahertzových jadrových komponentov, výskumný tím vynašiel terahertzový modulátor napätia založený na dvojrozmernom materiáli graféne [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], terahertzový širokopásmový fotoriadený modulátor založený na silne asociovanom oxide [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] a nový jednofrekvenčný magneticky riadený terahertzový zdroj založený na fonónoch [Advanced Science 9, 2103229(2021)], pričom ako funkčná vrstva bola zvolená asociovaná vrstva oxidu elektrónu a oxidu vanádu, bola použitá viacvrstvová štruktúra a metóda elektronického riadenia. Dosiahla sa multifunkčná aktívna modulácia terahertzového prenosu, odrazu a absorpcie (obrázok a). Výsledky ukazujú, že okrem priepustnosti a absorpcie môže byť odrazivosť a fáza odrazu aktívne regulovaná aj elektrickým poľom, v ktorom hĺbka modulácie odrazivosti môže dosiahnuť 99,9 % a fáza odrazu môže dosiahnuť moduláciu ~180° (obrázok b). Ešte zaujímavejšie je, že na dosiahnutie inteligentného terahertzového elektrického riadenia výskumníci navrhli zariadenie s novou spätnoväzbovou slučkou „terahertz – elektrický-terahertz“ (obrázok c). Bez ohľadu na zmeny počiatočných podmienok a vonkajšieho prostredia dokáže inteligentné zariadenie automaticky dosiahnuť nastavenú (očakávanú) terahertzovú modulačnú hodnotu za približne 30 sekúnd.
(a) Schematický diagramelektrooptický modulátorna základe VO2
(b) zmeny priepustnosti, odrazivosti, absorpčnej schopnosti a fázy odrazu s priloženým prúdom
(c) schematický diagram inteligentného riadenia
Vývoj aktívneho a inteligentného terahertzového zariadeniaelektrooptický modulátorna základe súvisiacich elektronických materiálov poskytuje novú myšlienku pre realizáciu inteligentného riadenia terahertzov. Túto prácu podporil Národný kľúčový program výskumu a vývoja, Národná nadácia pre prírodné vedy a Fond pre riadenie laboratórií vysokého magnetického poľa provincie Anhui.
Čas uverejnenia: 8. augusta 2023