Tým Sheng Zhigao, výzkumníka z Centra pro vysoké magnetické pole Ústavu fyzikálních věd v Che-fej Čínské akademie věd, vyvinul loni aktivní a inteligentní terahertzový elektrooptický modulátor, který se opírá o experimentální zařízení s ustáleným vysokým magnetickým polem. Výzkum byl publikován v časopise ACS Applied Materials & Interfaces.
Přestože má terahertzová technologie vynikající spektrální vlastnosti a široké aplikační perspektivy, její technické využití je stále vážně omezeno vývojem terahertzových materiálů a terahertzových komponent. Mezi nimi je aktivní a inteligentní řízení terahertzových vln vnějším polem důležitým směrem výzkumu v této oblasti.
S cílem dosáhnout špičkového směru výzkumu terahertzových komponent jádra, výzkumný tým vynalezl terahertzový modulátor napětí založený na dvourozměrném materiálu grafenu [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], terahertzový širokopásmový fotořízený modulátor založený na silně asociovaném oxidu [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] a nový jednofrekvenční magneticky řízený terahertzový zdroj založený na fononech [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. Jako funkční vrstva byl zvolen asociovaný film elektronového oxidu a oxidu vanaditého, byla použita vícevrstvá struktura a metoda elektronického řízení. Dosáhlo se multifunkční aktivní modulace terahertzového přenosu, odrazu a absorpce (obrázek a). Výsledky ukazují, že kromě propustnosti a absorpce lze elektrickým polem aktivně regulovat také odrazivost a fázi odrazu, ve kterém může hloubka modulace odrazivosti dosáhnout 99,9 % a fáze odrazu dosáhnout modulace ~180° (obrázek b). Ještě zajímavější je, že pro dosažení inteligentního terahertzového elektrického řízení vědci navrhli zařízení s novou zpětnovazební smyčkou „terahertz – elektrický-terahertz“ (obrázek c). Bez ohledu na změny počátečních podmínek a vnějšího prostředí dokáže chytré zařízení automaticky dosáhnout nastavené (očekávané) terahertzové modulační hodnoty přibližně za 30 sekund.
(a) Schéma zapojeníelektrooptický modulátorna základě VO2
(b) změny propustnosti, odrazivosti, absorpční schopnosti a fáze odrazu s přiloženým proudem
(c) schéma inteligentního řízení
Vývoj aktivního a inteligentního terahertzového zdrojeelektrooptický modulátorna základě souvisejících elektronických materiálů poskytuje novou myšlenku pro realizaci inteligentního řízení v terahertzovém spektru. Tato práce byla podpořena Národním klíčovým programem výzkumu a vývoje, Národní nadací pro přírodní vědy a Fondem pro řízení laboratoří vysokých magnetických polí provincie An-chuej.
Čas zveřejnění: 8. srpna 2023