Vorig jaar ontwikkelde het team van Sheng Zhigao, onderzoeker bij het Centrum voor Hoge Magnetische Velden van het Hefei Instituut voor Natuurkunde van de Chinese Academie van Wetenschappen, een actieve en intelligente terahertz-elektro-optische modulator gebaseerd op een experimenteel apparaat voor stabiele hoge magnetische velden. 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. Actieve en intelligente aansturing van terahertzgolven door middel van een extern veld is in dit kader een belangrijke onderzoeksrichting.
Met het oog op de meest geavanceerde onderzoeksrichting van terahertz-kerncomponenten heeft het onderzoeksteam een terahertz-spanningsmodulator ontwikkeld op basis van het tweedimensionale materiaal grafeen [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], een terahertz-breedband fotogestuurde modulator op basis van het sterk geassocieerde oxide [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] en een op fononen gebaseerde nieuwe magnetisch gestuurde terahertz-bron met één frequentie [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. De geassocieerde elektronenoxide vanadiumdioxidefilm is gekozen als functionele laag en er is gebruikgemaakt van een meerlaagse structuur en een elektronische besturingsmethode. Multifunctionele actieve modulatie van terahertz-transmissie, -reflectie en -absorptie is hiermee bereikt (Figuur a). De resultaten tonen aan dat, naast de transmissie en absorptie, ook de reflectiviteit en reflectiefase actief gereguleerd kunnen worden door het elektrische veld. De modulatiediepte van de reflectiviteit kan 99,9% bereiken en de reflectiefase een modulatie van ongeveer 180° (Figuur b). Nog interessanter 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 veranderingen in de begincondities en de externe omgeving, kan het slimme apparaat automatisch de ingestelde (verwachte) terahertz-modulatiewaarde bereiken in ongeveer 30 seconden.
(a) Schematisch diagram van eenelektro-optische modulatorgebaseerd op VO2
(b) veranderingen in transmissie, reflectiviteit, absorptiviteit en reflectiefase met aangelegde stroom
(c) schematisch diagram van intelligente besturing
De ontwikkeling van een actieve en intelligente terahertzelektro-optische modulatorOp basis van geassocieerde elektronische materialen biedt dit een nieuw idee voor de realisatie van intelligente terahertz-besturing. Dit werk werd ondersteund door het Nationale Sleutelonderzoek- en Ontwikkelingsprogramma, de Nationale Natuurwetenschappelijke Stichting en het Fonds voor de Richting van het Laboratorium voor Hoge Magnetische Velden van de provincie Anhui.
Geplaatst op: 8 augustus 2023