L'anno scorso, il team di Sheng Zhigao, un ricercatore presso il Centro per l'alto campo magnetico dell'Istituto di scienze fisiche di Hefei, Accademia cinese delle scienze, ha sviluppato un modulatore elettro-ottico terahertz attivo e intelligente che si basa sull'esperimento sperimentale a campo magnetico elevato a stato stazionario dispositivo. La ricerca è pubblicata su ACS Applied Materials & Interfaces.
Sebbene la tecnologia terahertz abbia caratteristiche spettrali superiori e ampie prospettive di applicazione, la sua applicazione ingegneristica è ancora seriamente limitata dallo sviluppo di materiali e componenti terahertz. Tra questi, il controllo attivo e intelligente dell'onda terahertz da parte di un campo esterno è un'importante direzione di ricerca in questo campo.
Mirando alla direzione di ricerca all'avanguardia dei componenti core terahertz, il gruppo di ricerca ha inventato un modulatore di stress terahertz basato sul materiale bidimensionale grafene [Adv. Materiale ottico. 6, 1700877(2018)], un modulatore fotocontrollato a banda larga Terahertz basato sull'ossido fortemente associato [ACS Appl. Madre. Inter. 12, Dopo 48811(2020)] e la nuova sorgente terahertz a frequenza singola controllata magneticamente basata su fononi [Advanced Science 9, 2103229(2021)], il film associato di biossido di vanadio di ossido di elettroni è selezionato come strato funzionale, struttura multistrato vengono adottati il metodo di progettazione e controllo elettronico. Si ottiene la modulazione attiva multifunzionale della trasmissione, riflessione e assorbimento dei terahertz (Figura a). I risultati mostrano che oltre alla trasmittanza e all'assorbenza, la riflettività e la fase di riflessione possono anche 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 ~ 180o (Figura b) . Ancora più interessante, per ottenere un controllo elettrico terahertz intelligente, i ricercatori hanno progettato un dispositivo con un nuovo circuito di feedback “terahertz – terahertz elettrico” (Figura c). Indipendentemente dai cambiamenti delle condizioni iniziali e dell'ambiente esterno, il dispositivo intelligente può raggiungere automaticamente il valore di modulazione terahertz impostato (previsto) in circa 30 secondi.
(a) Diagramma schematico di unmodulatore elettrootticoin base al VO2
(b) cambiamenti di trasmittanza, riflettività, assorbimento e fase di riflessione con corrente impressa
(c) diagramma schematico del controllo intelligente
Lo sviluppo di un terahertz attivo e intelligentemodulatore elettrootticobasato su materiali elettronici associati fornisce una nuova idea per la realizzazione del controllo intelligente terahertz. Questo lavoro è stato sostenuto dal Programma nazionale di ricerca e sviluppo chiave, dalla Fondazione nazionale per le scienze naturali e dal Fondo per la direzione dei laboratori ad alto campo magnetico della provincia di Anhui.
Orario di pubblicazione: 08 agosto 2023