Миналата година екипът на Шън Джигао, изследовател в Центъра за високо магнитно поле към Института по физически науки в Хефей към Китайската академия на науките, разработи активен и интелигентен терагерцов електрооптичен модулатор, базиран на експериментално устройство за стационарно високо магнитно поле. Изследването е публикувано в ACS Applied Materials & Interfaces.
Въпреки че терагерцовата технология има превъзходни спектрални характеристики и широки перспективи за приложение, нейното инженерно приложение все още е сериозно ограничено от разработването на терагерцови материали и терагерцови компоненти. Сред тях, активното и интелигентно управление на терагерцовите вълни чрез външно поле е важно направление на изследванията в тази област.
Стремейки се към авангардна насока на изследване на терагерцовите основни компоненти, изследователският екип е изобретил терагерцов модулатор на напрежение, базиран на двуизмерния материал графен [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], терагерцов широколентов фотоконтролиран модулатор, базиран на силно асоциирания оксид [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] и нов едночестотен магнитно контролиран терагерцов източник, базиран на фонони [Advanced Science 9, 2103229(2021)], като за функционален слой е избран асоциираният филм от електронен оксид и ванадиев диоксид, като са възприети многослойна структура и метод за електронно управление. Постигната е многофункционална активна модулация на терагерцовото предаване, отражение и поглъщане (Фигура а). Резултатите показват, че в допълнение към пропускливостта и абсорбцията, отражателната и фазата на отражение могат да бъдат активно регулирани от електрическото поле, при което дълбочината на модулация на отражателната способност може да достигне 99,9%, а фазата на отражение може да достигне ~180° модулация (Фигура b). По-интересното е, че за да постигнат интелигентен терагерцов електрически контрол, изследователите са проектирали устройство с новаторска обратна връзка „терагерц – електрически-терагерц“ (Фигура c). Независимо от промените в началните условия и външната среда, интелигентното устройство може автоматично да достигне зададената (очаквана) терагерцова модулационна стойност за около 30 секунди.
(а) Схематична диаграма наелектрооптичен модулаторбазирано на VO2
(б) промени в пропускливостта, отражателната способност, абсорбционната способност и фазата на отражение при прилагане на ток
(в) схематична диаграма на интелигентното управление
Разработването на активен и интелигентен терагерцовелектрооптичен модулаторбазиран на свързани електронни материали, предоставя нова идея за реализиране на интелигентно управление в терагерцов диапазон. Тази работа е подкрепена от Националната ключова програма за изследвания и разработки, Националната фондация за природни науки и Фонда за управление на лаборатории за високомагнитно поле на провинция Анхуей.
Време на публикуване: 08.08.2023 г.