Năm ngoái, nhóm nghiên cứu của Sheng Zhigao, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Trường từ cao thuộc Viện Khoa học Vật lý Hợp Phê, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã phát triển một bộ điều biến điện quang terahertz chủ động và thông minh dựa trên thiết bị thí nghiệm trường từ cao ổn định. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces.
Mặc dù công nghệ terahertz có đặc tính quang phổ vượt trội và triển vọng ứng dụng rộng rãi, nhưng việc ứng dụng kỹ thuật của nó vẫn bị hạn chế nghiêm trọng bởi sự phát triển của vật liệu và linh kiện terahertz. Trong đó, việc điều khiển sóng terahertz một cách chủ động và thông minh bằng trường ngoài là một hướng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực này.
Nhằm hướng đến mục tiêu nghiên cứu tiên tiến về các thành phần cốt lõi terahertz, nhóm nghiên cứu đã phát minh ra bộ điều biến ứng suất terahertz dựa trên vật liệu hai chiều graphene [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], bộ điều biến quang học băng thông rộng terahertz dựa trên oxit liên kết mạnh [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] và nguồn terahertz điều khiển từ tính đơn tần mới dựa trên phonon [Advanced Science 9, 2103229(2021)]. Màng oxit điện tử liên kết vanadi dioxit được chọn làm lớp chức năng, thiết kế cấu trúc đa lớp và phương pháp điều khiển điện tử được áp dụng. Điều biến chủ động đa chức năng của truyền dẫn, phản xạ và hấp thụ terahertz được thực hiện (Hình a). Kết quả cho thấy, ngoài độ truyền dẫn và độ hấp thụ, độ phản xạ và pha phản xạ cũng có thể được điều chỉnh chủ động bằng điện trường, trong đó độ sâu điều biến phản xạ có thể đạt tới 99,9% và pha phản xạ có thể đạt tới độ điều biến ~180° (Hình b). Điều thú vị hơn nữa là, để đạt được khả năng điều khiển điện terahertz thông minh, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một thiết bị với vòng lặp phản hồi “terahertz – điện – terahertz” mới lạ (Hình c). Bất kể sự thay đổi trong điều kiện ban đầu và môi trường bên ngoài, thiết bị thông minh có thể tự động đạt được giá trị điều biến terahertz đã đặt (mong muốn) trong khoảng 30 giây.
(a) Sơ đồ cấu tạo của mộtbộ điều biến điện quangdựa trên VO2
(b) sự thay đổi của độ truyền qua, độ phản xạ, độ hấp thụ và pha phản xạ theo dòng điện cưỡng bức
(c) sơ đồ mạch điều khiển thông minh
Sự phát triển của một hệ thống terahertz chủ động và thông minh.bộ điều biến điện quangDựa trên các vật liệu điện tử liên kết, nghiên cứu này cung cấp một ý tưởng mới cho việc hiện thực hóa điều khiển thông minh terahertz. Công trình này được hỗ trợ bởi Chương trình Nghiên cứu và Phát triển Trọng điểm Quốc gia, Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia và Quỹ Định hướng Phòng thí nghiệm Từ trường Cao của tỉnh An Huy.
Thời gian đăng bài: 08/08/2023