Lani je ekipa Shenga Zhigaoja, raziskovalca v Centru za visoka magnetna polja Inštituta za fizikalne znanosti Hefei Kitajske akademije znanosti, razvila aktivni in inteligentni teraherčni elektrooptični modulator, ki se opira na eksperimentalno napravo z visokim magnetnim poljem v ustaljenem stanju. Raziskava je objavljena v reviji ACS Applied Materials & Interfaces.
Čeprav ima teraherčna tehnologija vrhunske spektralne lastnosti in široke možnosti uporabe, je njena inženirska uporaba še vedno resno omejena zaradi razvoja teraherčnih materialov in teraherčnih komponent. Med njimi je aktivno in inteligentno krmiljenje teraherčnega valovanja z zunanjim poljem pomembna raziskovalna smer na tem področju.
Raziskovalna skupina je v skladu z najsodobnejšo raziskovalno smerjo teraherčnih jedrnih komponent izumila teraherčni modulator napetosti na osnovi dvodimenzionalnega materiala grafena [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], teraherčni širokopasovni fotokontrolirani modulator na osnovi močno povezanega oksida [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] in nov enofrekvenčni magnetno krmiljeni teraherčni vir na osnovi fononov [Advanced Science 9, 2103229(2021)], pri čemer je bil kot funkcionalna plast izbran film povezanega elektronskega oksida in vanadijevega dioksida, uporabljena pa je bila večplastna struktura in metoda elektronskega krmiljenja. Dosežena je bila večfunkcionalna aktivna modulacija teraherčnega prenosa, odboja in absorpcije (slika a). Rezultati kažejo, da lahko poleg prepustnosti in absorpcije električno polje aktivno uravnava tudi odbojnost in fazo odboja, pri čemer lahko globina modulacije odbojnosti doseže 99,9 %, faza odboja pa ~180° modulacija (slika b). Še bolj zanimivo je, da so raziskovalci za dosego inteligentnega teraherčnega električnega krmiljenja zasnovali napravo z novo povratno zanko »teraherc – električni teraherc« (slika c). Ne glede na spremembe začetnih pogojev in zunanjega okolja lahko pametna naprava samodejno doseže nastavljeno (pričakovano) vrednost teraherčne modulacije v približno 30 sekundah.
(a) Shematski diagramelektrooptični modulatorna podlagi VO2
(b) spremembe prepustnosti, odbojnosti, absorpcijske sposobnosti in faze odboja z dovedenim tokom
(c) shematski diagram inteligentnega krmiljenja
Razvoj aktivnega in inteligentnega terahercaelektrooptični modulatorna podlagi povezanih elektronskih materialov ponuja novo idejo za realizacijo inteligentnega teraherčnega krmiljenja. To delo so podprli Nacionalni ključni program za raziskave in razvoj, Nacionalna fundacija za naravoslovje in Sklad za smernice laboratorijev za visoka magnetna polja province Anhui.
Čas objave: 8. avg. 2023