Vorig jaar ontwikkelde het team van Sheng Zhigao, onderzoeker aan het High Magnetic Field Center van het Hefei Institute of Physical Sciences van de Chinese Academie van Wetenschappen, een actieve en intelligente terahertz elektro-optische modulator die gebruikmaakt van een experimenteel apparaat met een stationair hoog magnetisch veld. Het onderzoek is gepubliceerd in ACS Applied Materials & Interfaces.
Hoewel terahertztechnologie superieure spectrale eigenschappen en brede toepassingsmogelijkheden heeft, wordt de technische toepassing ervan nog steeds ernstig beperkt door de ontwikkeling van terahertzmaterialen en -componenten. De actieve en intelligente besturing van terahertzgolven door externe velden is een belangrijke onderzoeksrichting in dit vakgebied.
Met het oog op de baanbrekende onderzoeksrichting van terahertz-kerncomponenten heeft het onderzoeksteam een terahertz-stressmodulator ontwikkeld op basis van het tweedimensionale materiaal grafeen [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], een terahertz-breedband fotogestuurde modulator gebaseerd op het sterk geassocieerde oxide [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] en een fonongebaseerde nieuwe enkelvoudige frequentie magnetisch gestuurde terahertz-bron [Advanced Science 9, 2103229(2021)], waarbij de geassocieerde elektronoxide-vanadiumdioxidefilm is geselecteerd als functionele laag, en een meerlaags structuurontwerp en elektronische besturingsmethode zijn toegepast. Multifunctionele actieve modulatie van terahertz-transmissie, -reflectie en -absorptie wordt bereikt (Figuur a). De resultaten tonen aan dat naast de transmissie en absorptie, ook de reflectiviteit en reflectiefase actief kunnen worden gereguleerd door het elektrische veld. Hierbij kan de reflectiviteitsmodulatiediepte 99,9% bereiken en de reflectiefase een modulatie van ~180° (figuur b). Interessanter nog is dat de onderzoekers, om intelligente elektrische terahertz-regeling te realiseren, een apparaat hebben ontworpen met een nieuwe "terahertz – elektrisch-terahertz"-feedbacklus (figuur c). Ongeacht de veranderingen in de startcondities en de externe omgeving, kan het slimme apparaat automatisch de ingestelde (verwachte) terahertz-modulatiewaarde in ongeveer 30 seconden bereiken.
(a) Schematisch diagram van eenelektro-optische modulatorgebaseerd op VO2
(b) veranderingen in de transmissie, reflectiviteit, absorptie en reflectiefase bij opgelegde stroom
(c) schematisch diagram van intelligente besturing
De ontwikkeling van een actieve en intelligente terahertzelektro-optische modulatorGebaseerd op bijbehorende elektronische materialen biedt een nieuw idee voor de realisatie van terahertz-intelligente besturing. Dit werk werd ondersteund door het National Key Research and Development Program, de National Natural Science Foundation en het High Magnetic Field Laboratory Direction Fund van de provincie Anhui.
Plaatsingstijd: 8 augustus 2023