Πέρυσι, η ομάδα του Sheng Zhigao, ερευνητή στο Κέντρο Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου του Ινστιτούτου Φυσικών Επιστημών Hefei της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, ανέπτυξε έναν ενεργό και έξυπνο ηλεκτροοπτικό διαμορφωτή terahertz που βασιζόταν στην πειραματική συσκευή υψηλού μαγνητικού πεδίου σταθερής κατάστασης. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο ACS Applied Materials & Interfaces.
Παρόλο που η τεχνολογία terahertz έχει ανώτερα φασματικά χαρακτηριστικά και ευρείες προοπτικές εφαρμογής, η εφαρμογή της στη μηχανική εξακολουθεί να περιορίζεται σοβαρά από την ανάπτυξη υλικών terahertz και εξαρτημάτων terahertz. Μεταξύ αυτών, ο ενεργός και έξυπνος έλεγχος του κύματος terahertz από εξωτερικό πεδίο αποτελεί μια σημαντική ερευνητική κατεύθυνση σε αυτόν τον τομέα.
Στοχεύοντας στην πρωτοποριακή ερευνητική κατεύθυνση των βασικών στοιχείων terahertz, η ερευνητική ομάδα εφηύρε έναν διαμορφωτή τάσης terahertz βασισμένο στο δισδιάστατο υλικό γραφένιο [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], έναν φωτοελεγχόμενο διαμορφωτή ευρυζωνικής ζώνης Terahertz βασισμένο στο ισχυρά συνδεδεμένο οξείδιο [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] και μια νέα πηγή terahertz μονοσυχνικής μαγνητικής ελεγχόμενης πηγής terahertz [Advanced Science 9, 2103229(2021)], επιλέγεται η σχετική μεμβράνη οξειδίου ηλεκτρονίων-διοξειδίου του βαναδίου ως λειτουργικό στρώμα, υιοθετείται ο σχεδιασμός πολυστρωματικής δομής και η μέθοδος ηλεκτρονικού ελέγχου. Επιτυγχάνεται πολυλειτουργική ενεργή διαμόρφωση μετάδοσης, ανάκλασης και απορρόφησης terahertz (Σχήμα α). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι εκτός από τη διαπερατότητα και την απορροφητικότητα, η φάση ανακλαστικότητας και ανάκλασης μπορούν επίσης να ρυθμιστούν ενεργά από το ηλεκτρικό πεδίο, στο οποίο το βάθος διαμόρφωσης ανακλαστικότητας μπορεί να φτάσει το 99,9% και η φάση ανάκλασης μπορεί να φτάσει τη διαμόρφωση ~180o (Σχήμα β). Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι, για να επιτευχθεί έξυπνος ηλεκτρικός έλεγχος terahertz, οι ερευνητές σχεδίασαν μια συσκευή με έναν νέο βρόχο ανάδρασης "terahertz - ηλεκτρικό-terahertz" (Σχήμα γ). Ανεξάρτητα από τις αλλαγές στις συνθήκες εκκίνησης και το εξωτερικό περιβάλλον, η έξυπνη συσκευή μπορεί να φτάσει αυτόματα την καθορισμένη (αναμενόμενη) τιμή διαμόρφωσης terahertz σε περίπου 30 δευτερόλεπτα.
(α) Σχηματικό διάγραμμα ενόςηλεκτροοπτικός διαμορφωτήςμε βάση την VO2
(β) αλλαγές στη διαπερατότητα, την ανακλαστικότητα, την απορροφητικότητα και τη φάση ανάκλασης με το ρεύμα που ασκείται
(γ) σχηματικό διάγραμμα ευφυούς ελέγχου
Η ανάπτυξη ενός ενεργού και έξυπνου τεραχέρτζηλεκτροοπτικός διαμορφωτήςβασισμένο σε σχετικά ηλεκτρονικά υλικά παρέχει μια νέα ιδέα για την υλοποίηση του ευφυούς ελέγχου terahertz. Η εργασία αυτή υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Πρόγραμμα Βασικής Έρευνας και Ανάπτυξης, το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών και το Ταμείο Διεύθυνσης Εργαστηρίου Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου της επαρχίας Anhui.
Ώρα δημοσίευσης: 08 Αυγούστου 2023