Matagumpay na nabuo ang aktibong matalinong terahertz electro-optic modulator

Noong nakaraang taon, ang pangkat ni Sheng Zhigao, isang mananaliksik sa High Magnetic Field Center ng Hefei Institute of Physical Sciences, Chinese Academy of Sciences, ay nakabuo ng isang aktibo at matalinong terahertz electro-optic modulator na umaasa sa steady-state high magnetic field experimental device. Ang pananaliksik ay inilathala sa ACS Applied Materials & Interfaces.

Bagama't ang teknolohiyang terahertz ay may superior na mga katangiang spectral at malawak na posibilidad ng aplikasyon, ang aplikasyon nito sa inhenyeriya ay lubhang limitado pa rin ng pag-unlad ng mga materyales na terahertz at mga bahaging terahertz. Kabilang sa mga ito, ang aktibo at matalinong pagkontrol ng alon ng terahertz sa pamamagitan ng panlabas na larangan ay isang mahalagang direksyon ng pananaliksik sa larangang ito.

Sa paglalayon sa makabagong direksyon ng pananaliksik ng mga pangunahing bahagi ng terahertz, ang pangkat ng pananaliksik ay nakaimbento ng isang terahertz stress modulator batay sa two-dimensional na materyal na graphene [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], isang Terahertz broadband photocontrolled modulator batay sa malakas na nauugnay na oxide [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] at bagong phonon-based na single-frequency magnetic-controlled terahertz source [Advanced Science 9, 2103229(2021)], ang nauugnay na electron oxide vanadium dioxide film ang napili bilang functional layer, multi-layer structure design at electronic control method na gagamitin. Nakakamit ang multifunctional active modulation ng terahertz transmission, reflection at absorption (Figure a). Ipinapakita ng mga resulta na bilang karagdagan sa transmittance at absorptivity, ang reflectivity at reflection phase ay maaari ring aktibong i-regulate ng electric field, kung saan ang reflectivity modulation depth ay maaaring umabot sa 99.9% at ang reflection phase ay maaaring umabot sa ~180o modulation (Figure b). Mas kawili-wili, upang makamit ang intelligent terahertz electrical control, dinisenyo ng mga mananaliksik ang isang device na may nobelang "terahertz - electric-terahertz" feedback loop (Figure c). Anuman ang mga pagbabago sa mga panimulang kondisyon at ang panlabas na kapaligiran, awtomatikong maabot ng smart device ang itinakda (inaasahang) terahertz modulation value sa loob ng humigit-kumulang 30 segundo.

(a) Iskematikong dayagram ng isangmodulator ng elektro optikabatay sa VO2

(b) mga pagbabago ng transmittance, reflectivity, absorptivity at reflection phase na may impressed current

(c) eskematiko na dayagram ng matalinong kontrol

Ang pag-unlad ng isang aktibo at matalinong terahertzmodulator na elektro-optikoAng mga kagamitang elektroniko na nakabatay sa mga kaugnay na elektronikong materyales ay nagbibigay ng isang bagong ideya para sa pagsasakatuparan ng terahertz intelligent control. Ang gawaing ito ay sinuportahan ng National Key Research and Development Program, ng National Natural Science Foundation at ng High Magnetic Field Laboratory Direction Fund ng Lalawigan ng Anhui.