Năm ngoái, nhóm của Sheng Zhigao, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm từ trường cao của Viện khoa học vật lý Hợp Phì, 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 thử nghiệm từ trường cao trạng thái ổn định. Nghiên cứu được công bố trên ACS Applied Materials & Interfaces.
Mặc dù công nghệ terahertz có đặc điểm quang phổ vượt trội và triển vọng ứng dụng rộng rãi, nhưng ứng dụng kỹ thuật của nó vẫn bị hạn chế nghiêm trọng bởi sự phát triển của vật liệu terahertz và các thành phần terahertz. Trong số đó, điều khiển chủ động và thông minh sóng terahertz bằng trường bên ngoài là một hướng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực này.
Hướng tới hướng 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 graphene hai chiều [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], bộ điều biến quang điều khiển 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 tần số đơn mới dựa trên phonon [Advanced Science 9, 2103229(2021)], màng oxit điện tử liên kết vanadi dioxide được chọn làm lớp chức năng, thiết kế cấu trúc nhiều lớp và phương pháp điều khiển điện tử được áp dụng. Điều chế chủ động đa chức năng của truyền, phản xạ và hấp thụ terahertz đã đạt được (Hình a). Kết quả cho thấy ngoài độ truyền qua và độ hấp thụ, độ phản xạ và pha phản xạ cũng có thể được điều chỉnh chủ động bởi trường điện, trong đó độ sâu điều chế độ phản xạ có thể đạt tới 99,9% và pha phản xạ có thể đạt tới điều chế ~180o (Hình b). Thú vị hơn, để đạt được điều khiển điện terahertz thông minh, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một thiết bị có vòng phản hồi “terahertz – điện-terahertz” mới lạ (Hình c). Bất kể những thay đổi trong điều kiện bắt đầu và môi trường bên ngoài, thiết bị thông minh có thể tự động đạt tới giá trị điều chế terahertz đã đặt (dự kiến) trong khoảng 30 giây.
(a) Sơ đồ của mộtbộ điều biến quang điệndựa trên VO2
(b) sự thay đổi của độ truyền qua, độ phản xạ, độ hấp thụ và pha phản xạ với dòng điện tác động
(c) sơ đồ điều khiển thông minh
Sự phát triển của một terahertz hoạt động và thông minhbộ điều biến điện quangdựa trên vật liệu điện tử liên quan cung cấp một ý tưởng mới để 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 chỉ đạo phòng thí nghiệm từ trường cao của tỉnh An Huy.
Thời gian đăng: 08-08-2023