Năm ngoái, nhóm nghiên cứu của Sheng Zhigao, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Từ trường Cao thuộc 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 này 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 ứng dụng kỹ thuật của nó vẫn còn 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 ngoài là một hướng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực này.
Nhắm đến hướng nghiên cứu tiên tiến về các thành phần 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 biến chủ động đa chức năng của truyền dẫn, 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 điện trường, trong đó độ sâu điều chế độ phản xạ có thể đạt tới 99,9% và pha phản xạ có thể đạt tới độ điều chế ~180o (Hình b). Điều thú vị hơn là để đạt được khả năng điều khiển điện terahertz thông minh, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một thiết bị với vòng phản hồi “terahertz – điện-terahertz” mới (Hình c). Bất kể những 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 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 các vật liệu điện tử liên quan, nghiên cứu này mở ra 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 Chỉ đạo Phòng thí nghiệm Từ trường Cao của tỉnh An Huy.
Thời gian đăng: 08-08-2023