Lo scorso anno, il team di Sheng Zhigao, ricercatore presso l'High Magnetic Field Center dell'Istituto di Scienze Fisiche di Hefei, Accademia Cinese delle Scienze, ha sviluppato un modulatore elettro-ottico terahertz attivo e intelligente basato su un dispositivo sperimentale ad alto campo magnetico in stato stazionario. La ricerca è pubblicata su ACS Applied Materials & Interfaces.
Sebbene la tecnologia terahertz abbia caratteristiche spettrali superiori e ampie prospettive applicative, la sua applicazione ingegneristica è ancora fortemente limitata dallo sviluppo di materiali e componenti terahertz. Tra questi, il controllo attivo e intelligente delle onde terahertz tramite campo esterno rappresenta un'importante direzione di ricerca in questo campo.
Puntando alla direzione di ricerca all'avanguardia dei componenti core terahertz, il team di ricerca ha inventato un modulatore di stress terahertz basato sul grafene, un materiale bidimensionale [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], un modulatore fotocontrollato a banda larga terahertz basato sull'ossido fortemente associato [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] e una nuova sorgente terahertz a controllo magnetico a frequenza singola basata su fononi [Advanced Science 9, 2103229(2021)], selezionando il film di biossido di vanadio di ossido di elettroni associato come strato funzionale, adottando una struttura multistrato e un metodo di controllo elettronico. Si ottiene una modulazione attiva multifunzionale di trasmissione, riflessione e assorbimento terahertz (Figura a). I risultati mostrano che, oltre alla trasmittanza e all'assorbanza, anche la riflettività e la fase di riflessione possono essere regolate attivamente dal campo elettrico, in cui la profondità di modulazione della riflettività può raggiungere il 99,9% e la fase di riflessione può raggiungere una modulazione di circa 180° (Figura b). Ancora più interessante, per ottenere un controllo elettrico intelligente del terahertz, i ricercatori hanno progettato un dispositivo con un nuovo ciclo di retroazione "terahertz-elettrico-terahertz" (Figura c). Indipendentemente dalle variazioni delle condizioni iniziali e dell'ambiente esterno, il dispositivo intelligente è in grado di raggiungere automaticamente il valore di modulazione terahertz impostato (previsto) in circa 30 secondi.
(a) Diagramma schematico di unmodulatore elettro-otticobasato sul VO2
(b) cambiamenti di trasmittanza, riflettività, assorbenza e fase di riflessione con corrente impressa
(c) diagramma schematico del controllo intelligente
Lo sviluppo di un terahertz attivo e intelligentemodulatore elettro-otticoBasato su materiali elettronici associati, fornisce una nuova idea per la realizzazione di un controllo intelligente al terahertz. Questo lavoro è stato finanziato dal National Key Research and Development Program, dalla National Natural Science Foundation e dall'High Magnetic Field Laboratory Direction Fund della provincia di Anhui.
Data di pubblicazione: 08-08-2023