Geçtiğimiz yıl, Çin Bilimler Akademisi Hefei Fizik Bilimleri Enstitüsü Yüksek Manyetik Alan Merkezi'nde araştırmacı olan Sheng Zhigao'nun ekibi, kararlı hal yüksek manyetik alan deney cihazına dayalı aktif ve akıllı bir terahertz elektro-optik modülatör geliştirdi. Araştırma, ACS Applied Materials & Interfaces dergisinde yayınlandı.
Terahertz teknolojisi üstün spektral özelliklere ve geniş uygulama olanaklarına sahip olmasına rağmen, mühendislik uygulamaları hala terahertz malzemelerinin ve terahertz bileşenlerinin geliştirilmesiyle ciddi şekilde sınırlıdır. Bunlar arasında, dış alan tarafından terahertz dalgasının aktif ve akıllı kontrolü, bu alandaki önemli bir araştırma yönüdür.
Terahertz çekirdek bileşenlerinin en ileri araştırma yönünü hedefleyen araştırma ekibi, iki boyutlu malzeme grafeni temel alan bir terahertz gerilim modülatörü [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], güçlü ilişkili oksit temel alan bir terahertz geniş bant fotokontrol modülatörü [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] ve fonon temelli yeni tek frekanslı manyetik kontrollü terahertz kaynağı [Advanced Science 9, 2103229(2021)] icat etmiştir. Fonksiyonel katman olarak ilişkili elektron oksit vanadyum dioksit filmi seçilmiş, çok katmanlı yapı tasarımı ve elektronik kontrol yöntemi benimsenmiştir. Terahertz iletimi, yansıması ve emiliminin çok fonksiyonlu aktif modülasyonu elde edilmiştir (Şekil a). Sonuçlar, geçirgenlik ve soğurmanın yanı sıra, yansıtma ve yansıma fazının da elektrik alanı tarafından aktif olarak düzenlenebileceğini göstermektedir; bu durumda yansıtma modülasyon derinliği %99,9'a, yansıma fazı ise ~180° modülasyona ulaşabilir (Şekil b). Daha da ilginç olanı, akıllı terahertz elektrik kontrolü elde etmek için araştırmacılar, yeni bir "terahertz – elektrik-terahertz" geri besleme döngüsüne sahip bir cihaz tasarlamışlardır (Şekil c). Başlangıç koşullarındaki ve dış ortamdaki değişikliklerden bağımsız olarak, akıllı cihaz yaklaşık 30 saniye içinde otomatik olarak ayarlanan (beklenen) terahertz modülasyon değerine ulaşabilir.
(a) Bir şematik diyagramelektro optik modülatörVO2'ye göre
(b) Uygulanan akıma bağlı olarak geçirgenlik, yansıtıcılık, soğurma ve yansıma fazındaki değişiklikler
(c) Akıllı kontrolün şematik diyagramı
Aktif ve akıllı bir terahertz geliştirilmesielektro-optik modülatörİlgili elektronik malzemelere dayalı bu çalışma, terahertz akıllı kontrolünün gerçekleştirilmesi için yeni bir fikir sunmaktadır. Bu çalışma, Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı, Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Anhui Eyaleti Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı Yönlendirme Fonu tarafından desteklenmiştir.
Yayın tarihi: 08 Ağustos 2023