L'any passat, l'equip de Sheng Zhigao, investigador del Centre d'Alt Camp Magnètic de l'Institut de Ciències Físiques de Hefei, de l'Acadèmia Xinesa de les Ciències, va desenvolupar un modulador electroòptic de terahertz actiu i intel·ligent que es basa en el dispositiu experimental d'alt camp magnètic en estat estacionari. La recerca es publica a ACS Applied Materials & Interfaces.
Tot i que la tecnologia de terahertz té característiques espectrals superiors i àmplies perspectives d'aplicació, la seva aplicació en enginyeria encara està seriosament limitada pel desenvolupament de materials i components de terahertz. Entre ells, el control actiu i intel·ligent de l'ona de terahertz mitjançant un camp extern és una important línia de recerca en aquest camp.
Amb l'objectiu d'avantguardar la direcció de la investigació dels components bàsics de terahertz, l'equip de recerca ha inventat un modulador d'estrès de terahertz basat en el material bidimensional grafè [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], un modulador fotocontrolat de banda ampla de terahertz basat en l'òxid fortament associat [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] i una nova font de terahertz controlada magnèticament d'una sola freqüència basada en fonons [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. La pel·lícula d'òxid d'electrons i diòxid de vanadi associada es selecciona com a capa funcional, s'adopta un disseny d'estructura multicapa i un mètode de control electrònic. S'aconsegueix una modulació activa multifuncional de la transmissió, reflexió i absorció de terahertz (Figura a). Els resultats mostren que, a més de la transmitància i l'absortivitat, la fase de reflectivitat i reflexió també es pot regular activament mitjançant el camp elèctric, en què la profunditat de modulació de la reflectivitat pot arribar al 99,9% i la fase de reflexió pot arribar a una modulació d'uns 180° (Figura b). Més interessant encara, per aconseguir un control elèctric intel·ligent de terahertz, els investigadors van dissenyar un dispositiu amb un nou bucle de retroalimentació "terahertz - elèctric-terahertz" (Figura c). Independentment dels canvis en les condicions inicials i l'entorn extern, el dispositiu intel·ligent pot assolir automàticament el valor de modulació de terahertz establert (esperat) en uns 30 segons.
(a) Diagrama esquemàtic d'unmodulador electroòpticbasat en el VO2
(b) canvis de transmitància, reflectivitat, absortivitat i fase de reflexió amb corrent imprès
(c) diagrama esquemàtic del control intel·ligent
El desenvolupament d'un terahertz actiu i intel·ligentmodulador electroòpticbasat en materials electrònics associats proporciona una nova idea per a la realització del control intel·ligent de terahertz. Aquest treball va ser finançat pel Programa Nacional de Recerca i Desenvolupament Clau, la Fundació Nacional de Ciències Naturals i el Fons de Direcció del Laboratori d'Alt Camp Magnètic de la província d'Anhui.
Data de publicació: 08-08-2023